操作系统基础概要与进程管理关键点

"《计算机操作系统》复习总结精简版.docx" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要目标包括有效性、方便性、可扩展性和开放性。有效性确保系统资源得到高效利用，方便性则使得用户能够简单易用地操作计算机，可扩展性意味着系统能够适应新的硬件或软件需求，开放性则是指系统允许第三方开发和接入。操作系统的五大基本功能包括处理机管理（CPU调度、进程管理等）、存储器管理（内存分配、虚拟内存等）、设备管理（I/O设备的控制和分配）、文件管理（文件创建、删除、读写等）以及用户管理（用户账户、权限设置等）。 操作系统的特性包括并发性、共享性、异步性和虚拟性。并发性是指多个任务可以同时进行，而共享性则指的是系统资源可以被多个进程共享。异步性表示进程执行的顺序是非确定的，取决于系统调度。虚拟性主要是通过时分复用和空分复用技术，使多个进程或用户感觉独享了系统资源。其中，并发性和共享性是操作系统的最根本特征，而并发性是最重要的。 操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，简化了用户对硬件的操作，同时也作为系统资源的管理者，负责资源的分配和保护。根据不同的应用场景，操作系统可以分为批处理系统、分时系统和实时系统，分别对应于后台批量处理任务、多用户交互式使用和实时响应的需求。 在微内核操作系统中，核心只包含最基本的服务，如进程间通信，其余服务在用户空间实现，这样设计的目的是提高系统的模块化和可维护性。但微内核的运行效率通常较低，因为它基于客户/服务器模式，增加了上下文切换的频率。 进入第二章《进程管理》，进程是操作系统中的基本执行单元，具有动态性、并发性、独立性和异步性四个特征。动态性意味着进程在执行过程中会经历创建、执行、阻塞、等待和终止等状态变化。并发性是指多个进程可以在同一时间段内交替执行，而独立性则保证了每个进程有自己的独立资源和执行路径。异步性体现在进程执行的顺序不确定，取决于调度策略。 进程实体由程序段、相关数据和进程控制块（PCB）组成，PCB是操作系统跟踪和管理进程的关键结构，包含了关于进程状态、优先级、资源分配等信息。进程状态的改变，如挂起，可能由用户请求、父进程、操作系统自身或负载平衡的需要触发。原语是操作系统实现控制和通信的关键，它们是一组不可中断的指令序列，用于执行特定任务，如创建新进程、结束进程或进行进程间的通信。 创建原语用于初始化一个新的进程，包括分配必要的资源和设置PCB。撤销原语则负责清理进程资源并从系统中移除进程。调度原语决定哪个进程获得CPU执行权，而同步原语则用于协调多个进程的执行，确保数据的一致性和正确性。通信原语则让进程之间能够交换信息。 操作系统中的这些概念和机制构成了现代计算机系统的基础，理解和掌握它们对于理解计算机系统的运作至关重要。