操作系统原理期末考试复习整合及内核功能解析
操作系统是计算机系统中一种非常重要的软件程序,它主要用于管理和控制计算机硬件资源,提供用户与计算机之间的接口,以便于用户进行编程和操作,并提高计算机资源的利用效率。 引入操作系统的目的是为了方便用户进行编程和操作,并提高计算机资源的利用程度。在操作系统中,有狭义的操作系统和广义的操作系统两种概念。狭义的操作系统指的是操作系统的内核,如win32k.sys和各种驱动程序。广义的操作系统则包括了命令解释器、程序管理器和系统调用库等实用程序和库程序。 从三个不同的角度来看,操作系统可以被理解为特殊子程序、资源管理者和组织用户任务的方式。作为特殊子程序,操作系统内核为用户程序提供系统服务。系统调用是一种安全的公共子程序调用,系统调用库中的函数包含了系统调用指令,如int 0x80。作为资源管理者,操作系统使得计算机资源能够被多任务同时使用,包括处理机、内存和外设等。资源共享使用的方法主要有空分和时分两种。空分主要针对存储资源,它允许存储资源的空间被多个用户(程序)以分割的方式占用。时分则是指多个用户任务分时地使用资源,除了处理机资源外,还包括键盘、网卡等其他资源。时分又可分为独占式和分时式两种方式。独占式共享表示某用户任务占用资源后,执行了多个操作,使用了一个逻辑完整的周期。分时式共享则是通过轮流分配时间片给各个用户任务来实现资源的共享。 操作系统的功能不仅仅是提供接口和管理资源,它还包括许多其他的功能模块。例如,进程管理模块负责创建、调度和销毁进程;内存管理模块负责管理内存资源的分配、回收和保护;文件系统模块负责管理磁盘上的文件和目录;网络通信模块负责处理网络通信请求和数据传输等等。这些功能模块共同构成了一个完整的操作系统。 在操作系统的实现中,有很多重要的概念和方法。例如,中断和异常是操作系统处理外部中断和内部错误的机制;调度算法决定了操作系统如何选择合适的进程进行调度;页面置换算法用于解决内存资源不足的问题;文件系统采用目录和文件的结构来组织和管理数据等等。这些概念和方法的选择和设计直接影响着操作系统的性能和可靠性。 总而言之,操作系统是计算机系统中不可或缺的重要组成部分,它承担着管理和控制计算机资源、提供用户编程和操作接口的重要任务。通过对操作系统的深入理解和研究,可以帮助我们更好地使用计算机,并解决计算机系统中的各种问题。
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