操作系统原理与实践：并发共享与进程管理

"考研复习知识笔记-操作系统" 操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它的主要职责是控制和管理计算机系统的软硬件资源，提供交互式的操作环境。操作系统根据不同的应用场景，可以分为批处理系统、分时系统和实时系统。批处理系统主要处理成批的作业，分时系统允许多个用户同时进行交互操作，而实时系统则强调快速响应时间。 在系统调用的过程中，用户进程通过发起系统调用来请求操作系统的服务。这个过程中，CPU的程序计数器（PC）和程序状态字（PSW）等重要寄存器会由操作系统初始化和管理。系统调用可以是广义指令，用于执行高级的系统功能。 操作系统的核心特性包括并发性和共享性。并发性意味着两个或多个事件在看似同一时间间隔内发生，操作系统通过调度管理多个程序的执行。共享性则指系统资源可以被多个并发执行的进程共同使用，分为互斥共享和同时共享。互斥共享意味着资源在同一时刻只能被一个进程使用，而同时共享则允许多个进程同时访问，但通常需要有效的同步机制来避免冲突。 多道程序设计技术使得多个程序可以在内存中并发执行，但这也带来了资源共享的问题，导致进程间的竞争和相互制约。为了解决这些问题，操作系统引入了中断、通道技术和虚拟技术。中断使得CPU可以响应外部事件，通道技术实现了I/O设备与CPU的并行工作，虚拟技术则通过时间分片等方式模拟出多个逻辑上的执行实体，如虚拟处理机和虚拟设备。 在操作系统中，进程管理是一项重要任务，它包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等。每个进程都有一个进程控制块（PCB），用于记录进程的状态和信息。当时间片用完或者有更高优先级的进程出现时，操作系统会进行进程切换。线程管理是进程管理的进一步细化，同一进程内的多个线程共享地址空间，简化了同步和通信。 引入线程是为了提高系统效率，特别是在多处理器系统中，线程可以在多个核心上并行执行，减少了上下文切换的开销。Linux系统提供了高级的线程管理机制，如PV操作和信号量等同步原语。 进程的定义包括程序段（程序的代码）、数据段（程序运行所需的数据）以及与之相关的PCB。PCB包含了进程的状态、资源分配情况以及调度信息，它是操作系统管理和调度进程的关键。 总结来说，操作系统是计算机系统的心脏，负责协调和管理各种资源，提供并发执行和资源共享的能力，通过中断、通道和虚拟技术优化系统性能，并通过进程和线程管理实现高效的任务调度。这些知识对于理解操作系统的工作原理以及在考研中解答相关问题至关重要。