操作系统核心概念与功能总结

"这篇文档是关于操作系统的重要知识点的回顾，主要涵盖了操作系统的作用、功能、操作系统模式、系统调用以及文件管理等内容，适用于复习操作系统原理。" 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的所有软硬件资源，包括内存、处理器、设备和文件等，同时也为用户提供一个方便的操作环境和接口。操作系统的主要功能可以归纳如下： 1. 存储器管理：内存分配确保每个程序都能获取所需空间；地址映射将逻辑地址转换为物理地址；内存保护防止程序非法访问其他内存区域；内存扩充则利用虚拟内存技术扩展可用内存。 2. 处理机管理：作业和进程调度确保多个任务公平地使用处理器；进程控制涉及进程的创建、撤销和状态转换；进程通信允许不同进程间的信息交换。 3. 设备管理：缓冲区管理缓存数据，提高I/O效率；设备分配合理调配硬件资源；设备驱动负责与硬件交互；设备无关性让用户不必关心具体设备细节。 4. 文件管理：文件存储空间管理优化磁盘空间使用；文件操作管理包括创建、删除、读写等；目录管理便于文件查找；存取控制和保护防止未授权访问；读写管理确保数据正确性。 5. 用户接口：命令接口允许用户通过键盘输入命令；程序接口供程序员编写应用程序调用操作系统服务；图形接口如GUI提供更直观的人机交互。 在操作系统中，有两种基本的处理器工作模式：用户模式和核心模式。用户模式下，用户程序只能执行非特权指令，而核心模式下，操作系统可以执行所有指令，包括特权指令，用于执行如内存管理、设备控制等任务。处理器从用户模式切换到核心模式通常通过中断机制，这通常发生在系统调用时，用户程序请求操作系统服务，例如进行I/O操作或访问受保护的数据。 系统调用是用户程序与操作系统交互的桥梁，当用户程序需要执行特权操作时，会通过调用系统调用进入内核。系统调用号作为参数传递，内核根据调用号找到相应的处理代码执行，完成后返回用户模式。这种方式确保了安全性，因为只有操作系统内核才能执行特权指令。 文件共享在操作系统中也是一个重要的话题。树形目录结构下，文件共享可以通过路径名共享，用户只需知道文件的完整路径即可访问。另外，文件链接允许一个目录中的表目直接指向另一个文件的表目，实现多路径访问同一文件，从而达到共享目的。 文件保护是确保文件安全的重要手段，防止文件拥有者或其他用户因误操作导致文件损坏。操作系统通过存取控制实现文件保护，比如权限设置，限制不同用户对文件的读、写、执行权限。 复习操作系统原理时，这些概念和机制是核心内容，理解并掌握它们对于深入学习和应用操作系统至关重要。