操作系统原理与进程管理深度解析

操作系统原理及应用是计算机科学与工程学院和软件学院的课程，由李伟老师主讲，邮箱地址为xchlw@seu.edu.cn。该课程涵盖了操作系统的核心概念、基本目标、发展历程、功能和服务、接口以及结构。 在第一部分的小结中，首先介绍了操作系统的基础知识，包括其定义——作为管理各种资源、支持程序运行和提供用户友好的界面的程序集合。操作系统的目标是追求方便性和高效性。接着讲述了引导程序、中断及其处理机制，如中断向量，以及存储结构，区分了内存（包括RAM和ROM）和二级存储的特点，以及I/O结构中的设备控制器和DMA技术。硬件保护也是一项重要内容，涉及双重模式操作、特权指令、I/O和内存保护，以及CPU保护措施。 随后的部分深入探讨了操作系统的发展历程，从大型机时代（无OS、批处理等）到现代桌面、并行、分布式和专用系统的演变。操作系统的主要功能被列举出来，包括进程管理和控制（如进程状态、PCB和调度）、内存管理、文件管理、磁盘管理、I/O管理以及用户接口。服务方面，涵盖了程序执行、I/O操作、文件系统操作、通信、错误检测和资源分配等。 在操作系统的接口层面，用户接口包括命令行接口（CLI）和图形用户接口（GUI），程序接口则有系统调用、系统级通信接口（如SCI和API）。此外，还讨论了操作系统结构的不同模式，如简单结构、分层结构（虚拟机）和微核结构，以及模块化的实现。 第二部分小结聚焦于进程管理，包括进程的概念（如组成、特征、状态和PCB）、调度机制（如调度队列和调度算法，以及上下文切换）、进程操作（如创建、终止、通信方法）。进程间通信（IPC）涵盖消息传递、共享内存模型（生产者消费者问题）以及C/S架构的通信技术。线程的概念也被详细阐述，包括线程的组成、分类和线程库函数，如pthread_create、join等。多线程模型和问题，如线程取消和信号机制，也是这部分的重点。 这门课程全面覆盖了操作系统的基础理论、历史变迁、核心功能、接口设计以及线程管理等多个关键知识点，旨在帮助学生深入理解操作系统的工作原理和应用实践。