操作系统核心概念详解：并发性、共享性与进程状态

计算机操作系统复习大纲旨在帮助学生全面掌握操作系统的基本概念、原理和主要功能，以便在期末考试中取得好成绩。操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理和协调计算机的硬件和软件资源，确保系统的有效性和用户使用的便利性。 操作系统的目标包括有效性、方便性、可扩展性和开放性。有效性意味着操作系统应最大化资源的利用率，提高系统的运行效率；方便性则体现在提供用户友好的界面，简化用户操作；可扩展性是指随着技术的发展，操作系统能够适应新的硬件和软件需求；开放性则意味着操作系统需要支持标准接口，允许第三方开发者编写兼容的应用程序。 在早期的操作系统中，单道批处理系统是一种常见的模型。这种系统具有自动性，磁带上的作业能依次自动运行，无需人工干预。顺序性保证了作业的执行顺序与它们被加载到内存的顺序一致。单道性则表示内存中仅有一道程序运行，只有当这道程序完成或出现异常才会切换到下一程序。 多道程序设计引入了并发性，使得内存中可以同时存在多道程序，提高了资源利用率和系统的吞吐量。然而，由于CPU的单线程执行，这些程序实际上是微观上串行运行的。多道批处理系统的优势在于资源利用率高，但缺点是平均周转时间长，且用户无法直接与系统交互。 分时系统则进一步发展，允许多个用户通过各自的终端同时使用计算机，具有多路性、独占性、交互性和及时性。用户可以快速得到响应，这对于调试和修改程序非常有用。与实时系统相比，两者在多路性、独立性、及时性和交互性上有相似之处，但实时系统对响应时间的要求更为严格，并且强调可靠性。 操作系统的基本特性包括并发性、共享性、异步性和虚拟性。并发性指的是多个任务在宏观上看似同时执行，而共享性是指资源可以被多个进程同时访问。异步性意味着进程执行的顺序不是确定的，可能会受到各种外部因素影响。虚拟性则是通过操作系统提供的机制，让用户感觉拥有了超过实际硬件资源的能力。 操作系统的核心功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口。处理机管理负责进程的创建、调度和销毁；存储管理主要涉及内存分配与回收；设备管理是为了高效利用外设；文件管理则涉及到文件的创建、删除、读写等操作；用户接口则是用户与操作系统交互的桥梁，包括命令行接口和图形用户界面等。 进程是操作系统中并发执行的基本单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性等特征。进程有三种基本状态：运行态、就绪态和阻塞态，它们之间的转换构成了进程的生命周期。例如，一个进程可能因为CPU调度变为就绪态，或者因为等待资源进入阻塞态。 操作系统通过调度算法来决定哪个进程应该获得CPU，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）和优先级调度等。同时，为了实现资源共享，操作系统采用了权限和保护机制，防止非法访问和数据破坏。 复习计算机操作系统需要理解并掌握操作系统的目标、基本模型、核心特性和功能，以及进程管理、资源调度等相关知识。通过深入学习，学生将能够对操作系统的工作原理有深入的理解，为未来的专业工作打下坚实的基础。