操作系统复习

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机的硬件资源，并为用户提供方便的服务。这篇复习大纲将涵盖操作系统的基础知识，包括其作用、发展历程、主要特征、功能、结构，以及进程管理、处理机调度与死锁、存储器管理、设备管理和文件管理等核心概念。 **操作系统的作用**： 操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，它负责资源的管理，包括处理机、存储器、设备和文件等。此外，操作系统还通过创建虚拟机的概念，使得单个硬件可以同时运行多个任务，提高了资源利用率。 **操作系统的发展过程**： 从最早的单道批处理系统，发展到多道批处理、分时系统和实时系统。分时系统旨在让多个用户同时使用同一台计算机，而实时系统则强调快速响应特定事件，对时间特性有严格要求。 **操作系统四大特征**： 并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性指多个操作看似同时进行，但实际可能交替执行；共享性允许资源被多个进程同时访问；虚拟性通过资源的抽象和模拟，使得用户感觉到拥有更多的资源；异步性表示进程执行的非确定性。 **五大功能**： 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口。用户接口包括命令行接口（CLI）和图形用户界面（GUI），程序员接口则是应用程序编程接口（API）。 **进程管理**： 进程是程序的实例，包括程序段、数据段和进程控制块（PCB）。进程有三种基本状态：就绪、运行和等待。进程同步与互斥是确保资源安全访问的关键，涉及到信号量机制、临界区、原语和管程等概念。 **处理机调度与死锁**： 调度算法包括FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、高响应比优先、轮转调度（RR）和多级反馈队列。实时调度算法如最早截止时间优先和最低松弛度优先用于满足实时性需求。死锁是多个进程互相等待对方资源导致无法继续执行的情况，可以通过预防和避免策略来解决。 **存储器管理**： 包括程序的装入与链接、动态分区分配算法、分页和分段存储管理以及虚拟存储器。分页和分段系统通过页表和地址变换机构实现逻辑地址到物理地址的映射，虚拟存储器则利用主存和辅存的交换机制提高内存利用率。 **设备管理**： 涉及设备控制器、通道、I/O控制方式（程序、中断、DMA、通道）和缓冲管理。设备独立性允许用户不关心具体设备，而SPOOLing技术实现了输入/输出设备的共享。 **文件管理**： 文件逻辑结构包括顺序、索引和索引顺序文件，物理结构有连续分配、链接分配和索引分配。目录管理使用树形结构，文件存储空间通过位示图法管理，磁盘调度算法如FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN和NstepSCAN用于优化磁盘访问。 通过对以上知识点的深入理解和掌握，不仅有助于应对考试，还能为实际操作系统的使用和开发提供坚实基础。