操作系统考研重点：I/O管理与内存控制

"这是一份关于操作系统考研辅导资料，涵盖了输入输出（I/O）管理、操作系统的核心概念以及进程管理、内存管理和文件管理等多个方面。资料由罗惠琼教授编写，适用于2012年的考试大纲，旨在帮助考生深入理解和掌握操作系统的基本原理和功能。" 在操作系统中，输入输出（I/O）管理是至关重要的部分，它涉及到如何有效地与外部设备交互。I/O控制方式包括程序控制方式、中断方式、DMA（直接存储器访问）方式以及通道方式等，每种方式都有其特定的应用场景和优缺点。I/O软件层次结构通常包括设备驱动程序、设备独立性软件层以及用户接口，这些层次协同工作，使得用户能够透明地访问各种硬件设备。 I/O核心子系统是操作系统中负责设备管理和数据传输的部分。I/O调度是决定何时、何地以及如何执行I/O操作的关键，常见的调度算法有FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、优先级调度等。高速缓冲和缓冲区技术用于减少数据传输延迟，通过缓存近期频繁使用的数据，提高系统性能。设备分配和回收涉及到如何有效地分配和回收硬件资源，以避免资源浪费。假脱机处理（Spooling）技术则将慢速的I/O设备模拟为快速设备，通过预先将数据缓冲到磁盘，然后由后台进程逐步打印，提高了系统效率。出错处理确保在设备故障时，系统能够进行适当的恢复和错误报告。 操作系统是计算机系统的核心，其基本概念包括操作系统是控制和管理计算机硬件及软件资源的程序，具备并发性、共享性、虚拟化、异步性等特征。操作系统的发展历程从批处理系统、分时系统到实时系统和网络操作系统，分类包括批处理、分时、实时、分布式等。操作系统运行环境中的内核态和用户态是保证系统安全的重要机制，中断和异常处理是系统响应外部事件和异常情况的方式，系统调用是用户程序与操作系统交互的接口。 进程管理是操作系统中的重要组成部分，包括进程的概念、状态转换、控制、组织以及通信。处理机调度决定哪个进程在何时获得CPU，调度时机、切换过程、调度准则和算法如FCFS、SJF、优先级调度、轮转法等都是调度的核心内容。进程互斥和同步是为了保证并发执行的正确性，涉及临界区、信号量、管程等同步机制，以及避免和解决死锁的问题，如预防、避免和检测死锁的策略。 内存管理主要关注如何高效地使用有限的内存资源，包括连续和非连续存储管理方式，如分页、分段和段页式存储管理。虚拟内存提供了更大的地址空间，请求分页存储管理允许程序部分加载到内存，页面分配策略如最佳置换、最近最少使用（LRU）和时钟算法等用于决定何时替换页面。内存保护防止了程序间的非法访问，而交换和覆盖技术则优化了内存的使用。 最后，文件管理涉及文件的创建、删除、读写以及存储空间的管理，包括文件的逻辑结构、物理结构、目录管理以及文件的备份和恢复策略。 这份资料全面覆盖了操作系统的核心知识点，对于准备操作系统相关考试的学生或对操作系统感兴趣的读者来说，是一份非常有价值的参考资料。