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。
2024-07-04 21:34:32
1.17MB
操作系统
1