操作系统知识点（简略版、23年复试准备版）

操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和控制计算机硬件及软件资源，为用户提供方便的接口和服务。操作系统的主要功能包括资源分配、共享、保护和回收，它通过内核程序实现这些功能，内核是操作系统最核心的部分，直接与硬件交互。 操作系统有四大特征：并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性是指多个任务在同一时间段内交替执行，而并行性则是指在同一时刻执行。共享性允许资源被多个进程同时使用，可分为互斥共享和同时共享。虚拟性主要通过时分复用和空分复用技术实现，使得多个用户或进程可以共享单一的物理资源。异步性是指在多道程序环境中，进程的执行是非连续的，以不可预知的速度推进。 用户与计算机交互主要有三种方式：命令行接口、系统调用和图形用户界面。系统调用是程序请求操作系统服务的接口，而库函数是对系统调用的封装，例如printf函数实际调用了write()系统调用。脱机输入/输出和联机输入/输出主要区别在于是否需要主机直接参与。 中断是计算机硬件与操作系统之间的通信机制，用于处理突发事件。操作系统的发展经历了从早期的批处理系统到分时操作系统，再到实时操作系统，其中实时操作系统强调任务的及时响应和可靠性。 操作系统中，状态分为内核态和用户态，内核态具有更高的权限，可以执行特权指令，用户态则不能。从用户态到内核态的转换通常由中断触发，而内核态到用户态的转换则在操作系统完成服务后自动进行。 微内核结构的操作系统将操作系统的核心功能最小化，采用客户/服务器模式，遵循机制与策略分离原则，并可能采用面向对象的设计。系统调用的过程涉及用户态向核心态的转换，执行特定的内核程序，然后返回用户态。 进程控制块（PCB）是操作系统中记录进程状态和控制信息的数据结构，是进程存在的标志。进程和程序的主要区别在于并发执行时的行为差异，程序并发执行时会失去顺序性、封闭性和可再现性。线程是轻量级的进程，它可以共享进程资源，用户级线程的切换无需内核参与，而内核级线程则由操作系统内核管理。 进程和线程的主要区别在于调度、资源拥有和上下文切换的开销。进程作为资源管理的单位，而线程是执行单位，线程间的切换更快且开销较小。引入线程可以提高系统并发性和资源利用率，实现更高效的执行效率。