"OS复习笔记1：操作系统概述与核心功能"

操作系统（Operating System）是一种系统软件，其主要任务是管理计算机硬件和软件资源，提供用户和应用程序与计算机的交互界面，并分配和调度资源。操作系统的定义包括了对计算机系统进行控制和协调的描述，其特性包括并行、虚拟、异步等诸多方面。其中，中断（Interrupt）是操作系统中的一个重要概念，它是一种由硬件或软件产生的信号，用于改变处理器的正常指令执行顺序，以及在处理器与外部设备之间进行通信。而双模态操作（dual-mode operation）则是指操作系统运行在两种不同的特权级别下，用于保护操作系统和应用程序的安全。 操作系统作为计算机系统的核心软件之一，扮演着极其重要的角色。首先，操作系统通过对计算机资源进行管理，实现了对资源的分配，从而使得多个程序可以同时运行，并且能够合理地对资源进行调度和分配，提高了系统的资源利用率。此外，操作系统还为用户和应用程序提供了一个友好的交互界面，使得用户能够方便地使用计算机并运行各种程序。同时，操作系统也负责管理文件系统，进行内存管理，保证系统的安全性和稳定性，实现系统和应用程序对硬件资源的抽象等功能，大大简化了程序员的工作，提高了程序的可移植性和可靠性。 操作系统的定义涉及到对计算机系统进行控制和协调。从功能上来说，操作系统是计算机用户和硬件之间的一个接口，它的任务是协调和管理计算机系统中的硬件和软件资源，实现对计算机系统的控制。在工作原理上，操作系统的主要特性包括并行、虚拟、异步等。并行指的是操作系统可以同时执行多个程序，实现资源的并行利用；而虚拟则是指操作系统能够将物理资源转化为逻辑资源，从而实现多用户系统的虚拟；异步指的是程序的执行是不确定的，需要根据外部条件来决定执行的顺序，这就要涉及到中断的概念。 中断（Interrupt）是操作系统中的一个重要概念，它是一种由硬件或软件产生的信号，用于改变处理器的正常指令执行顺序，以及在处理器与外部设备之间进行通信。中断可以根据处理器是否响应和中断来源的不同，分为外部中断和软中断。外部中断是由外部事件触发的中断，如计算机硬件发生故障、设备发生数据传输等；软中断是由程序或指令产生的中断，可以是由于某个条件的触发而产生的。中断的引入，使得计算机系统可以实现多任务调度，提高了系统的性能和稳定性。 双模态操作（dual-mode operation）是指操作系统运行在两种不同的特权级别下。在这两种特权级别下，操作系统有不同的权限和能力，用于保护操作系统和应用程序的安全。在操作系统的设计中，存在用户态（user mode）和内核态（kernel mode）这两种特权级别。在用户态下，应用程序只能访问受到限制的资源，例如无法直接访问硬件设备；而在内核态下，操作系统和内核程序拥有对系统资源的完全访问权限。通过双模态操作，操作系统可以在用户态与内核态之间切换，实现对关键资源的保护和安全控制。 总的来说，操作系统是计算机系统中不可或缺的一部分，它通过对计算机资源进行管理和协调，提供用户和应用程序的交互界面，实现系统对硬件资源的抽象和保护，从而保证了系统的稳定性和可靠性。同时，操作系统的设计和实现也需要考虑到诸多方面的特性和概念，例如中断、双模态操作等，这些都是操作系统中必须要考虑和处理的重要问题。操作系统的研究和发展对于整个计算机科学和信息技术领域都具有重要的意义，相信随着技术的不断进步，操作系统会变得更加完善和强大。