操作系统复习：进程与存储管理

"该资源是关于操作系统的复习资料，主要内容涉及操作系统的核心概念、功能、特征、分类以及硬件支持。特别关注了操作系统如何管理和控制计算资源，尤其是处理机、存储和设备的管理，以及多道程序设计的概念。还提到了硬件支持如页面变换地址寄存器、页表长度寄存器和联想存储器在操作系统中的作用。" 操作系统是计算机系统中的核心软件，它协调硬件和软件资源，提供用户与计算机之间的交互接口。操作系统的功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统）和用户接口。它具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性的特征。 多道程序设计允许内存中同时存在多个作业或进程，实现宏观上的并行和微观上的串行执行。这种设计提高了系统资源的利用率，但同时也需要区分特权指令和非特权指令，以保护系统安全。特权指令只能由操作系统使用，而非特权指令则可由用户和操作系统共同使用。 在处理机管理中，操作系统通过控制CPU的状态来确保系统的正常运行。有两种基本状态：管态（特权态）和目态（用户态）。从目态到管态的转换通常通过中断实现，而从管态到目态的转换则是通过修改程序状态字完成。硬件支持如界地址寄存器、存储键和地址转换机制用于保护内存空间，防止非法访问。 在存储管理中，涉及到如何分配和回收内存，以及如何进行页面变换。当计算一个作业或进程需要的总块数N时，需要查询存储分块表，若存在N个空闲块，则分配这些块，并填充页面变换表。硬件组件如页面变换地址寄存器和页表长度寄存器在此过程中起着关键作用，它们帮助进行地址映射和管理。 操作系统分类多样，包括批处理、分时、实时、嵌入式、个人计算机、网络和分布式操作系统等，适应不同的应用场景。操作系统运行在特定的硬件环境中，如CPU、存储系统、中断机制、通道、时钟和BIOS等，其中硬件支持对于实现操作系统功能至关重要。 总结而言，操作系统是计算机系统的核心，负责资源调度和管理，确保高效、安全的系统运行。通过多道程序设计和硬件支持，操作系统能提供一个稳定的、用户友好的计算环境。