操作系统基础：处理器模式切换与进程管理

"处理器执行模式的开关-经典操作系统基础课件 屠祁 第三版" 在操作系统中，处理器执行模式的切换是至关重要的一个概念。通常，处理器有两种基本的执行模式：用户模式（目态）和内核模式（管态）。用户模式下，程序执行用户的指令，不允许访问受保护的系统资源，以防止恶意或意外的破坏。内核模式则是操作系统的核心运行环境，具有完全的硬件访问权限，能够执行系统调用和管理硬件。 当用户进程需要调用操作系统服务，如打开文件或进行网络通信时，会触发一个中断或系统调用，这时处理器会从用户模式切换到内核模式。这个过程被称为模式开关。虽然这种切换会产生一定的系统开销，但由于通常只需要修改处理器的状态标志位（例如在程序状态字PSW中），因此开销相对较小且快速。 课程内容涵盖多个操作系统的基础知识点： 1. **绪论**：介绍操作系统的基本概念和历史发展，解释其在计算机系统中的核心地位，以及它与存储程序式计算机的关系。 2. **OS的运行环境**：讨论硬件环境，如处理器的执行模式，操作系统与其他系统软件的交互，以及人机接口的设计。同时，还涉及固件和微程序设计的概念，这对于理解底层硬件控制至关重要。 3. **进程管理**：讲解进程的基本概念，进程的状态（如新建、就绪、运行、等待和结束），进程控制块，进程调度和线程管理，特别是在Windows NT中的实现。 4. **并行程序设计**：介绍并发编程的基础，包括同步与互斥机制，信号量，以及如何利用这些工具解决并发问题，如管程的概念。 5. **作业和进程调度**：阐述作业的状态及其处理流程，作业调度的策略，以及不同调度算法的优缺点。 6. **死锁**：分析死锁产生的原因，死锁预防和避免的方法，以及如何处理和研究死锁问题。 7. **主存贮器管理**：探讨内存管理的基础，包括实际内存和虚拟内存的管理，确保多进程高效、安全地共享内存资源。 8. **设备管理**：讲解设备管理的基本原理，设备的分配策略，以及磁盘读写臂调度算法，确保高效的数据传输。 9. **文件系统**：深入解析文件系统，包括文件的逻辑和物理组织，目录结构，文件存储空间的管理，以及如何保证文件系统的安全性。 这门课程对于理解和掌握操作系统的工作原理，以及如何在实际应用中优化系统性能，提升系统安全性等方面提供了全面的知识基础。对于计算机科学和软件工程领域的专业人士来说，学习操作系统是必不可少的一步。