操作系统知识点详解：并发、共享与系统调用

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件资源以及提供给用户和应用程序服务。本文档主要涵盖了操作系统的基础知识点，适用于考研和期末复习，提供了全面的梳理和复习材料。 首先，操作系统定义为对计算机硬件和软件资源进行管理的软件，包括CPU、内存等硬件资源以及文件这样的软件资源。源程序是用户创建的，它们并不直接由操作系统管理，而是通过操作系统提供的接口，如文件系统，来处理文件的逻辑结构、物理结构和组织。 操作系统的主要特征包括并发、共享、虚拟和异步，其中并发性和共享性是最基本的，它们允许多个任务在同一时间和资源上同时执行，提高了系统的效率。并发性强调的是多个事件在同一时间发生，而非独立的时间段。用户通过命令接口（联机或脱机）和程序接口（系统调用）与操作系统交互，后者是操作系统为应用程序提供访问内核功能的接口，通常需要触发trap指令并以核心态执行。 系统调用是编程人员与操作系统沟通的关键方式，它是在用户态下通过特定指令触发的，但在执行时必须切换到核心态以确保权限和安全。与库函数不同，系统调用被视为内核的库函数，它们更底层且直接与硬件交互。例如，shell和命令解释器作为命令接口，与用户通信，而缓存管理则属于操作系统内部，用户无需了解其具体实现。 时间片轮转调度算法是通用操作系统中的一种常见调度策略，它允许多个进程轮流执行，用户程序不必预先指定运行时间。系统调用涉及陷阱指令和陷入指令，这些操作通常发生在核心态，与用户态的程序执行是分开的。进程切换作为系统调用的一部分，也是在核心态下完成，以确保系统的稳定性和正确性。 最后，用户态转核心态的常见情况有除数为零异常、中断指令和缺页异常，这些事件触发时，操作系统会从用户态切换到核心态以处理异常并恢复正常的系统运行。 本文档深入浅出地介绍了操作系统的基本概念、工作原理、接口机制以及核心态和用户态的区别，对于理解和掌握操作系统知识具有重要的参考价值。在复习备考时，应重点理解和实践这些核心概念，以便在考试中灵活运用。