操作系统概念解析：并发、共享与进程控制

“计算机操作系统概念梳理.pdf” 计算机操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要目标是提供用户与硬件之间的便捷接口，有效管理并优化系统资源的使用，提高系统吞吐量，保证可扩充性和开放性。操作系统通过多种方式实现这些目标，包括命令方式、系统调用以及现代图形用户界面（GUI）的图标和窗口方式。 操作系统的发展历程经历了从早期的人工操作和脱机输入/输出方式，到批处理系统（单道和多道），再到分时系统、实时系统，以及现在的集群系统和云计算。微机操作系统的发展则推动了个人电脑的普及，如Windows、Mac OS和Linux等。 操作系统具有四个基本特征： 1. 并发：并发性指的是多个事件在时间间隔内交替进行，而并行性是指事件在同一时刻真正地同时发生。在操作系统中，进程是并发性的基础，它们在微观层面上交替运行。 2. 共享：操作系统允许资源被多个进程共享，包括互斥共享和同时访问两种方式，这使得多用户和多任务成为可能。 3. 虚拟：虚拟技术如时分复用和空分复用，可以实现资源的虚拟化，提高系统效率。 4. 异步：系统中的进程执行是非同步的，即进程的执行速度不一致，可以独立于其他进程进行。 操作系统的主要功能包括： 1. 处理机管理：涉及进程的创建、销毁、同步、互斥以及调度，确保CPU资源的有效分配。 2. 存储器管理：内存分配、保护、地址映射和内存扩充，确保程序的正确执行和数据安全。 3. 设备管理：缓冲、分配、处理和驱动程序管理，提高I/O效率。 4. 文件管理：负责文件存储空间、目录、读写保护的组织和管理。 5. 用户接口：提供命令行接口和程序接口，方便用户与系统交互。 6. 现代操作系统的新功能：增加了系统安全、网络服务、多媒体支持等功能。 操作系统的设计结构多样，包括无结构、模块化、分层式、微内核以及客户/服务器模式和面向对象设计等。这些结构反映了操作系统设计的复杂性和灵活性，以适应不断变化的技术需求。 在第二章“进程的描述与控制”中，主要讨论了进程的生命周期、前驱图以及程序执行的概念，这些是操作系统中进程管理的基础，包括进程的创建、转换和终止，以及如何通过进程同步和互斥来协调并发执行的进程。此外，还可能涉及到进程通信，它是进程间协作的重要手段。