计算机操作系统复习整理

计算机操作系统是计算机科学中的核心组成部分，它是管理和控制计算机硬件和软件资源的系统软件。操作系统的目标主要包括四个方面：方便性，旨在简化用户与计算机的交互；有效性，确保系统资源高效利用；可扩充性，支持系统规模的增长和新功能的添加；开放性，即系统应具备良好的兼容性和可移植性，能够在不同的硬件平台上运行。 操作系统的主要功能可以分为五大模块： 1. **处理机管理**：处理机管理涉及到进程控制，确保进程有序执行；进程同步，协调多个进程间的动作；进程通信，使得进程间能交换信息；调度，决定哪个进程应该获得CPU使用权。 2. **存储器管理**：内存分配，根据需要分配内存空间给进程；内存保护，防止进程间相互干扰；地址映射，将逻辑地址转化为物理地址；内存扩充，使用虚拟内存技术增加可用内存。 3. **设备管理**：缓冲管理，减少I/O延迟；设备分配，合理分配硬件资源；设备处理，处理设备请求。 4. **文件管理**：文件存储空间管理，有效利用硬盘空间；目录管理，维护文件的组织结构；文件读/写管理和保护，确保数据的安全性。 5. **用户接口**：提供命令接口、程序接口和图形接口，方便用户与操作系统交互。 接下来，我们探讨几种典型的操作系统： **单道批处理系统**：这种系统一次只处理一个作业，具有自动化、顺序性和单道性的特点。优点是提高了效率，但缺乏交互性。 **多道批处理系统**：允许多个作业同时在内存中运行，提高了资源利用率和系统吞吐量，但平均周转时间较长，且无法实时交互。 **分时系统**：通过时间片轮转的方式，让多个用户感觉像是在独享计算机。它具有多路性、独立性、及时性和交互性，适合于多人共享计算机资源的环境。 **实时系统**：实时系统强调响应速度和可靠性，同样具备多路性、独立性和及时性，但更注重满足严格的时间约束，适用于控制和监控等需要快速响应的应用。 操作系统还具有四个基本特性：并发性，意味着多个任务可以在同一时间段内看似同时进行；共享性，资源可以被多个进程共享；虚拟性，通过技术手段创造出超越实际资源的能力，如虚拟内存；异步性，进程的执行是非顺序的，取决于资源的获取。 微内核技术则是一种精简的操作系统设计方法，它的内核仅包含最基本的服务，如进程管理、内存管理、进程通信和I/O设备管理，其余服务作为用户态的进程运行，以提高系统的稳定性和可扩展性。 进程是操作系统中的基本执行单元，是一个程序及其数据的执行实例。线程是轻量级的进程，是执行路径或者说是CPU调度的基本单位。引入进程的目的是为了更好地管理和调度系统资源，实现多任务并行处理。进程有三种基本状态：就绪、执行和阻塞，状态之间的转换是由各种事件触发的，例如CPU调度、I/O请求等。