操作系统核心概念与原理详解

操作系统学习总结 操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供公共服务，使得用户能够高效地使用计算机。本总结将聚焦于操作系统的重要知识点，包括其发展历程、基本特征、进程管理、同步机制、调度策略以及进程通信等方面。 操作系统的发展经历了人工操作方式、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统和实时系统等多个阶段，逐步实现了资源利用率和用户交互性的提升。操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性指的是多个任务可以同时执行，而共享性则意味着资源可以被多个进程共同使用。虚拟性通过时间或空间的分割，使得用户感觉拥有独占的资源，而异步性反映了进程执行的非顺序性。 进程是操作系统中执行程序的基本单位，具有动态性、并发性、独立性和异步性。进程有三种基本状态：就绪、执行和阻塞。进程控制块（PCB）是操作系统用来记录和控制进程状态的关键结构，其初始化涉及标识信息、处理机状态信息和控制信息的设置。同步机制是解决并发执行中进程间的协作和制约关系，常见的同步工具如信号量，包括整型、记录型、AND型和信号量集等，遵循空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待的原则。 经典进程同步问题包括生产者-消费者问题、哲学家进餐问题和读者-写者问题。进程通信分为共享存储器系统、消息传递系统和管道通信，其中消息传递通信又可分为直接和间接通信方式。 线程是比进程更小的执行单元，通常不拥有系统资源，但可以共享进程资源，提高了处理机的利用率。调度是操作系统中的关键任务，处理机调度分为高级调度、中级调度和低级调度，调度方式包括非抢占式和抢占式，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先权调度和高响应比优先（HRN）等。 了解这些基本概念和技术对于深入理解操作系统原理和解决实际问题至关重要。在学习过程中，可以通过实践操作系统的模拟器或参与项目开发，进一步加深对这些知识点的理解和应用。