### 自考操作系统概论知识点详解 #### 第一章 引论 **1. 计算机系统** - **硬件组成部分**：主要包括中央处理器(CPU)、存储器(内存与外存)、输入输出控制系统以及各类输入输出设备(如键盘、显示器、打印机等)。 - **软件组成部分**：包括系统软件(操作系统、编译系统等)、支撑软件(工具软件、数据库管理系统等)以及应用软件。 **2. 操作系统定义与功能** - **定义**：操作系统是一种系统软件，主要负责管理计算机系统资源、控制程序执行、提供友好的人机交互界面及为其他应用软件提供支持。 - **主要功能**： - **资源管理**：包括处理器管理、存储管理、文件管理和设备管理。 - **用户界面**：通过图形用户界面(GUI)或命令行界面(CLI)等方式为用户提供操作界面。 - **硬件扩展**：通过驱动程序为硬件设备提供更丰富的功能。 **3. 操作系统的分类** - **按功能分类**：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理。 - **按类型分类**：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统；微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统。 **4. 处理器工作状态** - **特权指令**：某些指令只允许操作系统执行，不允许用户程序直接执行。 - **管态与目态**：管态指处理器处于内核模式，可以执行所有指令；目态则表示用户模式，只能执行非特权指令。 - **程序状态字(PSW)**：记录了处理器的状态和控制信息，包括程序基本状态、中断码和中断屏蔽位。 **5. 操作系统与用户程序的接口** - **系统调用**：为应用程序提供了访问操作系统功能的方法，如文件操作、进程控制等。 - **操作控制命令**：用户可以通过命令行输入特定命令来控制操作系统行为。 #### 第二章 处理器管理 **1. 多道程序设计** - **概念**：指允许多个程序同时加载到内存中并发执行的技术。 - **优点**： - 提高CPU利用率。 - 增强系统的吞吐量。 - 实现资源的有效共享。 **2. 进程概念** - **定义**：一个程序在一个数据集上的执行过程。 - **特点**： - 动态性：进程是程序执行时的状态体现。 - 并发性：多个进程可以同时运行。 - 异步性：进程之间的执行速度不一致。 - **状态**：等待态、就绪态、运行态。 **3. 进程控制块(PCB)** - **作用**：记录进程的状态和相关信息。 - **内容**： - 标识信息：进程ID、用户名等。 - 说明信息：优先级、内存使用情况等。 - 现场信息：寄存器值、程序计数器等。 - 管理信息：资源使用情况、事件队列等。 **4. 原语** - **定义**：操作系统内部实现的不可中断的操作。 - **类型**： - 创建原语：创建新进程。 - 撤销原语：结束进程。 - 阻塞原语：使进程进入等待状态。 - 唤醒原语：将等待状态的进程变为就绪状态。 **5. 进程队列** - **定义**：用于组织和管理就绪状态和等待状态的进程。 - **类型**： - 就绪队列：存放准备运行但等待CPU分配的进程。 - 等待队列：存放等待某种资源或事件的进程。 - **操作**：入队和出队。 **6. 中断** - **定义**：由外部事件触发的操作系统行为改变。 - **类型**： - 硬件故障中断：如电源故障。 - 程序中断：如除法错误。 - 外部中断：如时钟中断。 - 输入输出中断：I/O完成。 - 访管中断：系统调用。 - **处理流程**： - 中断响应：硬件检测到中断信号并暂停当前进程。 - 中断处理：保存现场、执行中断处理程序。 - 恢复现场：恢复被中断进程的上下文。 - 中断返回：重新执行被中断的指令。 **7. 处理器调度** - **目的**：合理分配CPU时间，提高系统效率。 - **调度级别**： - 作业调度：从输入井中选择作业装载到内存。 - 进程调度：从就绪队列中选择进程分配CPU。 - **调度算法**： - 先来先服务(FCFS)：按照到达顺序调度。 - 短作业优先(SJF)：优先调度运行时间短的作业。 - 响应比高者优先(HRRN)：考虑等待时间和运行时间的比值。 - 优先级调度(Priority Scheduling)：根据进程优先级调度。 - 时间片轮转(RR)：每个进程轮流获得一定时间的CPU使用权。 **8. 线程** - **定义**：进程内的轻量级实体，共享同一进程内的资源。 - **特点**： - 开销小：切换开销远小于进程。 - 独立执行：线程间可以并发执行。 - 数据共享：同一进程内的线程共享全局变量和文件资源。 以上内容总结了自考操作系统概论中的基础知识与核心概念，帮助理解操作系统的基本原理及其在现代计算环境中的作用。

操作系统概论是计算机科学中的关键课程，它探讨了如何有效地管理和协调计算机硬件与软件资源，以提供高效、安全、可靠的计算环境。对于自考本科专业的学生来说，掌握操作系统的基本概念和原理至关重要。本课程的通关宝典旨在帮助学生高效备考，通过深入解析官方教材和考试大纲，提炼出核心考点。 理解操作系统的基本定义是基础。操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的软件，是用户与计算机硬件之间的接口。它的主要任务包括资源分配、任务调度、内存管理、设备驱动等，确保多任务环境下程序的并发执行和系统资源的安全共享。 了解操作系统的发展历程有助于理解其设计思想和演变趋势。从早期的批处理系统、分时系统到实时系统和网络操作系统，再到现代的分布式和云计算操作系统，每一次变革都伴随着技术进步和用户需求的变化。 操作系统的特征包括并发性、共享性、虚拟化、异步性和确定性。并发性允许多个任务同时进行，共享性使资源能被多个进程使用，虚拟化技术可以创建虚拟的资源，异步性反映了系统对事件的非顺序响应，而确定性则适用于实时操作系统，保证任务在规定时间内完成。 操作系统的主要功能包括处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。处理器管理涉及进程的创建、调度和同步，存储器管理负责内存的分配与回收，设备管理涉及I/O设备的控制，文件管理负责文件的存取和保护，作业管理则关注用户的任务提交和处理。 操作系统体系结构分为单体结构、微内核结构、层式结构、客户-服务器结构和分布式结构等，每种结构都有其优缺点，适应不同的应用场景。指令的执行是操作系统底层的重要工作，包括用户态和内核态的切换，以及中断处理机制。 进程管理是操作系统的核心部分，涉及到进程的生命周期、状态转换、进程通信、同步与互斥等问题。进程描述通过PCB（进程控制块）实现，而进程的控制则包括创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。 本课程的学习不仅要求理论知识的掌握，还强调实际应用和问题解决能力。通过学习操作系统概论，学生将具备分析和设计操作系统组件的能力，为后续的计算机科学学习打下坚实基础。在备考过程中，利用通关宝典提供的考点频率图、章节思维导图、正文知识点和题型解析，可以有效提高学习效率，确保在考试中游刃有余。

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