操作系统复习重点：资源管理与进程线程解析

"这是一份关于计算机硬件基础和操作系统复习的课程资料，涵盖了操作系统的基本功能、计算机硬件基础知识、操作系统提供的接口、中断与系统调用的差异、操作系统的特征以及处理器管理、进程线程管理等核心概念。" 在操作系统中，其主要功能是管理计算机系统中的资源，包括程序、数据、文件等。操作系统通过提供不同类型的接口，如系统调用、库函数、原语，使应用程序能够与硬件进行交互。例如，将一个字符送到显示器上显示通常会使用操作系统提供的系统调用接口。 系统调用是一种特殊的中断，它允许用户程序请求操作系统服务。在中断发生时，如系统调用，处理器会保存当前状态，然后转到相应的处理程序。中断向量表中存储了处理这些中断的服务程序地址。系统调用处理程序有时会设置中断优先级，以确保关键任务得到及时响应。 操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟化、异步性和不确定性。并发性使得多个任务可以在看似同时的状态下执行；共享性允许资源被多个进程同时使用；虚拟化技术可以创建出逻辑上的独立资源；异步性反映了进程执行的非顺序性；不确定性源于进程的并发执行和外部事件的影响。 在处理器管理方面，多道程序设计方法可以提高系统效率。如PA和PB两个程序并发执行，假设处理器利用率提升到50%，则系统效率可以通过以下方式计算：(18+27)/[(1+1.5)*60]*100%-1，即系统效率提高了约33%。 在进程线程管理中，进程具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构特征。进程状态包括运行、等待、就绪，并可能扩展到创建、挂起和阻塞状态。进程控制块（PCB）记录了进程的状态、优先级、CPU现场等信息，用于进程的切换和管理。线程是进程内的执行实体，与进程相比，线程在地址空间、调度、并发性和系统开销上有所不同，线程间的切换通常比进程间切换更快，因为它们共享同一地址空间。 在进程控制中，操作系统负责进程的创建、终止、阻塞和唤醒。而线程作为轻量级进程，它的创建和管理更加高效。例如，线程的控制块记录了线程状态和局部变量等信息，线程之间的上下文切换通常不需要保存和恢复整个进程的上下文。 在操作系统中，进程控制块PCB不包括文件缓冲区的内容。某些系统调用如获取进程ID不会导致进程阻塞，而读写文件、申请内存或发送消息可能会使进程进入阻塞状态。在单处理机系统中，处理机与设备、处理机与通道以及设备与设备之间可以实现并行。 最后，进程和程序的关系并不固定，可以是一对一、一对多或多对一的关系，取决于具体的操作系统和应用场景。