操作系统基础-进程原语与管理

"进程的原语-经典操作系统基础课件 屠祁 第三版" 操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，它构成了计算机系统的基础框架。在本课程中，重点讲解了操作系统的核心概念，尤其是进程的原语及其在操作系统中的作用。 首先，操作系统内核是整个系统的核心，它负责管理和控制计算机的所有活动。内核不是独立的进程，而是硬件直接交互的第一层软件，它的主要职责包括进程的创建、撤销以及通信和资源管理。内核通过执行一系列低级、不可中断的操作，即原语，来实现这些功能。原语是操作系统实现其管理功能的基本构建块，它们提供了对硬件的抽象和控制，使得高级编程和系统管理变得可能。 在进程管理部分，课程详细阐述了进程的概念，这是操作系统中并发执行的程序实例。每个进程都有其特定的状态（如就绪、运行和等待），并且通过进程控制块（PCB）来记录进程的相关信息。进程队列是操作系统用来组织和管理进程的工具，不同的队列对应着不同状态的进程。此外，还介绍了Windows NT中的线程，线程是进程内的执行单元，可以提高处理器的利用率。 并行程序设计章节涉及了同步和互斥的概念，这是多进程或多线程环境下确保正确执行的关键。信号量机制被用于实现进程间的同步，通过信号量的P（Wait）和V（Signal）操作，可以控制对共享资源的访问。同时，还讨论了如何避免和处理死锁问题，死锁是多个进程因资源竞争而陷入的一种僵局。 作业和进程调度是操作系统的重要组成部分，决定了系统资源的分配和执行优先级。调度算法的选择直接影响系统的效率和响应时间，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度等。 主存管理是操作系统中另一个核心任务，涉及到如何有效地分配和回收内存，以确保多个进程的顺利执行。虚拟内存技术允许将不完全在物理内存中的程序执行，提高了系统的可用性。设备管理则关注输入/输出设备的分配和调度，例如磁盘读写臂调度算法，以优化I/O性能。 最后，文件系统是组织和管理存储在磁盘上的数据的结构，包括文件的逻辑和物理组织、目录管理以及存贮空间的分配和回收，保证了数据的安全性和可靠性。 这门课程涵盖了操作系统的基本原理和技术，对于理解计算机系统的工作原理，以及进行系统开发和维护具有重要价值。