操作系统基础：并发、共享与虚拟化的探索

"这是一份关于操作系统的详细笔记，涵盖了操作系统的基本概念、功能、特征以及其发展历史。" 操作系统作为计算机科学中的核心组成部分，扮演着管理和协调计算机硬件与软件资源的关键角色。它是一组控制计算机运行的程序集合，是硬件与用户应用之间的桥梁。操作系统在计算机硬件之上构成了一层抽象，使得用户可以更方便、高效地使用计算机，而无需直接与底层硬件交互。 在操作系统的主要功能中，进程管理是核心之一，确保多道程序能够并发执行，有效地利用CPU资源。进程是系统中独立运行的程序实体，而作业则包含了程序及与其相关的数据，是提交给系统的执行单元。存储管理则关注内存的分配与保护，防止数据被破坏，并可能实施内存扩充技术。设备管理使得多个用户可以共享I/O设备，提高设备利用率。文件管理则涉及文件的创建、删除、查找和保护，以及为用户提供方便的文件操作接口。此外，现代操作系统还承担网络通信和服务，以及安全与保护的任务。 操作系统的四个特征相互关联，至关重要。并发性允许系统同时处理多个任务，虽然微观上看程序是交替执行的，但宏观上表现为同时运行。共享性使得资源得以有效利用，分为互斥共享和交替共享两种形式。虚拟性通过资源的映射，为用户提供超出实际物理资源的能力。随机性或异步性反映了程序执行的不可预测性，每个程序的执行过程可能因中断而暂停。 操作系统的发展历程可以分为几个阶段。最初的手工操作阶段，资源独占，效率低下，需要人工干预。随着技术进步，出现了早期批处理阶段，引入了监督程序，但仍然存在单一程序的串行执行。接着是早期联机批处理，解决了慢速外设和主机速度差异的问题，以及早期脱机批处理，引入了辅助计算机来提高处理效率。 这些笔记内容详细阐述了操作系统的基础理论，对于学习和理解操作系统原理及其在计算机系统中的作用具有重要意义。无论是对于计算机科学的学生，还是从事系统开发和维护的专业人员，都有着很高的参考价值。