操作系统期末的复习笔记

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要任务是管理和协调计算机硬件及软件资源，为用户提供便捷、高效的服务。这篇复习笔记主要涵盖了操作系统的一些基础概念和关键功能，适合大学生期末复习使用。 操作系统的目标主要包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性体现在操作系统通过将高级程序语言转化为机器语言，使得计算机易于使用。有效性则关注提高系统资源利用率和系统吞吐率，这是操作系统最重要的目标。可扩充性意味着操作系统应随着技术的发展不断升级和扩展。开放性则要求操作系统遵循国际标准，以便与不同的软硬件系统兼容。 操作系统的发展历程从早期的人工操作到批处理系统，再到单道和多道批处理系统，以及分时系统和实时系统。批处理系统提高了资源利用率，而分时系统使得多个用户可以同时交互使用计算机。实时系统则强调在规定的时间内完成任务，以满足实时性的需求。 操作系统的四个基本特性是并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性允许多个进程在宏观上看似同时执行，但实际上在微观层面上是交替进行的。共享性是指资源可以被多个进程共同使用，这分为互斥共享和同时访问两种方式。虚拟性通过技术手段将单一资源虚拟化为多个逻辑资源。异步性反映了进程执行的不可预测性，进程可能会因为等待资源而暂停。 操作系统的主要功能包括处理机管理（进程控制、进程同步、进程通信和调度）、存储器管理（内存分配、保护、地址映射和扩充）、设备管理（缓冲、分配和处理）以及文件管理（存储空间、目录、读/写管理和保护）。此外，操作系统还提供了用户接口和程序接口作为与用户交互的桥梁。 在第二章中，前趋图用于描述程序的执行顺序和并发执行的情况。顺序执行时，程序具有顺序性、封闭性和可再现性，而在并发执行时，这些特性会受到干扰，表现为间断性、失去封闭性和不可再现性。进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等特征。进程的状态转换是通过进程控制块（PCB）进行管理的，PCB包含了进程的重要信息，如标识符、调度信息和控制信息。操作系统内核负责进程控制和其他核心功能，如中断处理、时钟管理和原语操作，以及资源管理。 进程同步是解决异步问题的关键，通过临界区、同步机制（如信号量）和原语来实现。信号量机制提供了wait和signal（或P、V操作）原语，用于申请和释放资源，确保并发执行的进程之间有序共享资源。原语是不可中断的操作，保证了操作的原子性。 这份复习笔记涵盖了操作系统的基本概念、发展、功能以及进程管理的核心内容，对于理解和掌握操作系统的工作原理十分有帮助。通过深入学习，可以更好地理解和应用操作系统，提高计算机系统的使用效率。