操作系统复习：虚拟空间与处理器管理

该资源是一份关于操作系统复习的PPT，涵盖了虚拟空间的大小、页表项的内容、Intel处理器下的虚拟地址结构、段式管理等主题，并深入讨论了操作系统的基本概念、处理器管理等多个知识点。 正文: 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它提供了一个平台，使得用户可以高效地使用硬件资源。在操作系统中，虚拟空间的大小是至关重要的，它决定了程序可以访问的内存范围。虚拟地址由页表项来管理，页表项记录了页面在物理内存中的位置、权限信息以及其他关键属性。在Intel处理器中，虚拟地址可能通过一级或多级页表进行映射，以提高地址转换的效率。多级页表的引入是因为随着内存大小的增长，单级页表可能会变得过大，难以快速访问，二级或多级页表可以通过分段的方式减小每次查找所需的存储器访问次数。 段式管理是一种内存管理方式，它将内存划分为多个逻辑段，每个段代表程序的一部分，如数据、代码或堆栈。这种方式允许不同段有不同的访问权限，并且有助于实现数据的共享和保护。 操作系统扮演着管理和调度硬件资源的角色，它是一台“虚拟计算机”，因为它为应用程序提供了抽象的硬件接口，使其无需直接与底层硬件交互。操作系统管理资源的三种主要方法包括静态分配、动态分配和虚拟化。基础抽象方法包括进程、文件和设备。操作系统的主要功能包括处理器管理、内存管理、文件系统、设备管理和作业调度。根据应用场景，操作系统大致分为批处理、实时和分时这三种类型。 系统调用是操作系统内核对外提供的接口，供用户程序请求操作系统服务。POSIX是一组标准，定义了操作系统接口，确保跨平台的兼容性。API、库函数和系统调用之间存在联系，库函数通常构建在系统调用之上，为程序员提供更高级别的接口。 处理器管理是操作系统的核心任务之一，涉及处理器时间的分配和控制。处理器有特权指令和非特权指令，前者只能在核心态执行，后者则在用户态也可运行。处理器状态的切换是通过中断来实现的，PSW（Processor Status Word）保存了处理器的状态信息。中断分为硬件中断和软件中断，其中异常通常不可屏蔽，以确保系统能够立即响应错误或异常情况。中断处理通常包括保存现场、执行中断处理程序和恢复现场的过程，时钟中断是其中之一，它用于实现进程调度和计时功能。进程是操作系统中运行程序的实例，包含了程序的代码、数据、状态和资源分配等信息。