硬中断与软中断：操作系统中的异步执行机制

"硬中断与软中断是操作系统中重要的中断处理机制。硬中断是由外部设备或硬件事件直接触发的，而软中断则是由软件模拟的，通常用于实现异步执行和任务调度。软中断分为‘信号’和‘软件中断’两类。这门课程是计算机科学的核心基础课程，涉及操作系统的基本概念、发展历史、提供的服务、用户接口以及结构，并介绍了操作系统在计算机系统层次结构中的位置和主要目标。课程还包括操作系统如何方便用户、扩展机器功能、管理资源、提升效率和构建开放环境的角色。" 在计算机操作系统中，硬中断和软中断构成了中断处理机制的关键部分。硬中断是即时的，由外部设备如键盘、网络接口或时钟等硬件直接发起，用于通知CPU有紧急事件需要处理。它们打断当前正在执行的进程，CPU响应中断后，会转而去执行中断处理程序，完成相应的工作，然后返回到被打断的进程。 相对而言，软中断并非由硬件直接引发，而是由软件指令触发，例如操作系统内核为了调度任务或执行系统调用时。软中断分为两种类型：一是"信号"，常用于进程间的通信，告知接收进程发生了特定事件；二是"软件中断"，主要用于实现内核功能，比如系统调用，它们提供了用户空间与内核空间交互的手段。 操作系统是连接用户和硬件的关键，它提供了用户友好的接口，使得非专业人员也能使用复杂的计算机系统。操作系统不仅管理硬件资源，如处理器时间、内存、磁盘空间等，还负责任务调度，确保多任务环境下每个任务的公平性和效率。此外，操作系统还负责错误处理、安全性、并发性控制等功能，以实现系统的稳定和高效运行。 课程强调了操作系统作为用户与硬件之间接口的重要性，以及它在计算机系统层次结构中的地位。从底层的硬件层到上层的应用层，操作系统起到承上启下的作用，它为用户层的各类应用程序提供服务，同时也管理着硬件层的资源。操作系统的主要目标包括：方便用户操作，通过提供各种接口和工具；扩大计算机功能，通过软件实现硬件无法直接提供的服务；有效地管理内存、CPU和其他资源，以优化系统性能；以及构建开放环境，支持不同软件的兼容性和扩展性。 通过学习操作系统，学生将深入理解计算机系统如何运行，掌握控制和管理计算机资源的方法，这对未来的技术开发和研究至关重要。参考书目包括《操作系统教程》、《计算机操作系统》以及《操作系统概念》等经典教材，这些书籍将帮助学生系统地学习和理解操作系统的核心概念和原理。课程还设有实验环节和定期答疑，旨在提升学生的实践能力和解决问题的能力。