操作系统原理概览：资源管理与系统结构

"操作系统复习资料，涵盖操作系统基本概念、硬件系统、软件系统、SPOOLING技术、批处理、分时、实时操作系统、UNIX操作系统结构、操作系统功能、软件分类、CPU与外设并行工作原理、存储体系、保护措施及操作系统设计目标。" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理和调度计算机的硬件资源，使用户能够有效地使用计算机。硬件系统主要包括中央处理器（CPU）、主存储器、辅助存储器和输入输出设备。在运行程序时，程序需先加载到主存，由CPU执行，同时可能涉及输入输出设备和存储设备的交互。 SPOOLING技术是为了解决输入输出设备速度慢的问题，通过磁盘作为缓冲，使得多个作业可以并行进行输入输出操作，提高了系统效率。批处理操作系统分为单道和多道两种，单道系统一次执行一个作业，而多道系统则可以同时处理多个作业。 分时操作系统允许多个用户同时与系统交互，具有同时性、独立性、及时性和交互性的特点，例如UNIX操作系统就是一种典型的分时系统。实时操作系统则强调对外部事件的快速响应，确保在规定时间内完成任务，常用于航空航天、工业控制等领域。 UNIX操作系统结构分为内核层和外核层，其中内核负责核心功能，外核则包含系统调用和应用程序。操作系统的主要功能从资源管理角度看，包括处理器管理（如进程调度）、存储管理（如内存分配和回收）、文件管理（如文件创建、读写和删除）以及设备管理（如设备驱动和I/O控制）。 软件系统分为系统软件、支撑软件和应用软件。操作系统属于系统软件，但同时也能作为支撑软件支持其他软件的开发。CPU与外设并行工作是通过I/O控制系统实现的，使得CPU在执行其他任务时，外设可以独立完成数据传输。 存储体系包括寄存器、主存储器、高速缓存和辅助存储器，其中寄存器是最快的存储单元，主存用于存储程序和数据，缓存用于加速主存与CPU间的交互，辅助存储器用于长期存储大量信息。 为了保护系统安全，操作系统采取了多种保护措施，如设置指令特权、区分管态（操作系统态）和目态（用户态）以及实施存储保护，通过基址寄存器和限长寄存器限制用户对内存的访问范围。 操作系统设计的目标包括正确性、高效性、维护性和移植性，以确保系统的稳定、高效运行，并方便在不同硬件平台上部署。操作系统通常采用层次结构设计，便于模块化开发和维护。