操作系统复习：进程控制与多道程序设计

"进程控制是操作系统中的核心功能之一，涉及进程的创建、撤销以及状态转换。这些操作由一系列不可中断的代码段，即原语来实现。原语包括进程创建原语、进程撤消原语、阻塞原语、唤醒原语、挂起原语和激活（解挂）原语。操作系统作为计算机系统中的关键软件，它管理和控制硬件及软件资源，提供并发性、共享性、虚拟性和不确定性的特征。操作系统的主要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。此外，操作系统还根据其设计目标分为批处理、分时、实时、嵌入式、个人计算机、网络和分布式操作系统。在硬件层面，操作系统需要特权指令和非特权指令的区分，以及处理机的管态和目态，以确保系统安全。" 操作系统是计算机系统的基础，它在硬件和用户之间扮演着桥梁的角色。操作系统的主要任务是管理计算机的资源，如处理机时间、内存、输入/输出设备和文件系统，以提供高效、安全和用户友好的环境。操作系统通过多道程序设计实现并发性，使得多个进程可以在同一时间在主存中存在，并且宏观上看起来同时执行，而微观上则是按CPU的执行顺序串行进行。 在处理机管理方面，操作系统使用了两种状态，即管态和目态。管态（特权态或系统态）允许操作系统执行特权指令，这些指令能够直接访问和修改系统资源。而目态（普通态或用户态）则是用户程序运行的状态，用户程序不能执行特权指令，以防对系统造成破坏。当从目态切换到管态时，通常是由中断触发的；而从管态回到目态，则是通过修改程序状态字来完成。为了保护系统，操作系统还利用硬件机制，如界地址寄存器，来限制进程的内存访问范围，防止非法访问。 操作系统提供的用户接口包括命令行接口和图形用户界面，使得用户能够方便地与系统交互。此外，操作系统还需要管理存储，包括内存分配和回收，以及设备管理，如I/O操作的调度和控制。信息管理部分主要涉及文件系统的设计，用于组织和检索文件。 操作系统分类多样，批处理系统用于处理大量作业，分时系统允许多个用户同时交互，实时系统对响应时间有严格要求，嵌入式系统则针对特定应用，个人计算机操作系统广泛应用于桌面和笔记本电脑，网络操作系统支持网络环境下的资源共享和通信，而分布式操作系统则协调跨多台机器的计算。 操作系统的发展与硬件紧密相关，如中央处理器、存储系统、中断机制、通道、时钟以及BIOS等都是其运行的基石。随着技术的进步，操作系统也在不断演进，以适应新的硬件特性、软件需求以及网络环境的变化。