操作系统复习重点：并发、调度与资源管理

"操作系统复习笔记.pdf" 操作系统是计算机科学中的核心组成部分，主要负责管理和控制计算机系统的硬件及软件资源，以提供高效、安全的计算环境。本复习笔记涵盖了操作系统的基本概念、功能、结构以及主要的管理机制。 一、操作系统概述 操作系统（Operating System，简称OS）作为用户与计算机硬件之间的桥梁，具有以下主要功能： 1. 用户接口：提供用户友好的图形用户界面（GUI）或命令行界面（CLI），使得用户能够方便地与计算机交互。 2. 资源管理：合理分配和调度内存、CPU、磁盘空间等系统资源，确保多个任务的高效运行。 3. 进程管理：包括进程的创建、销毁、调度、同步和通信，保证多任务并发执行的有序性。 4. 文件管理：实现文件的存储、检索、修改和保护等功能，确保数据的安全性和完整性。 5. 设备管理：通过设备驱动程序，实现对硬件设备的控制和访问。 二、操作系统类型 操作系统根据其特性和应用领域，通常分为以下几类： 1. 实时操作系统：强调响应时间和确定性，主要用于工业控制、航空航天等领域。 2. 批处理操作系统：处理一批批的作业，提高硬件利用率。 3. 分时操作系统：允许多个用户同时使用同一台计算机，如常见的桌面操作系统。 4. 微内核操作系统：将核心操作系统服务最小化，提高稳定性和安全性。 5. 分布式操作系统：由多个独立的计算机节点通过网络协同工作，形成一个统一的计算环境。 三、并发与并行 并发是指在一段时间内，多个任务看似同时执行，如时间片轮转调度。而并行则是指在同一时刻，多个任务真正地同时执行，例如多核处理器上的任务执行。 四、进程与线程 1. 进程是程序的一次执行实例，拥有独立的内存空间，包括程序段、数据段和进程控制块（PCB）。 2. 线程是进程内的执行单元，共享进程的资源，上下文切换更快，更利于多核处理器的并行执行。 五、操作系统结构 操作系统通常有单体结构、模块化结构、微内核结构和客户-服务器结构等多种形式。其中，微内核结构将核心功能最小化，只保留最基本的服务，其他服务作为独立的进程运行。 六、进程状态与调度 进程有新建、就绪、运行和等待四种状态，它们随着系统事件的触发而相互转换。进程调度是操作系统中的关键部分，用于决定哪个进程获得CPU执行权。 七、同步与互斥 操作系统提供信号量、管程、条件变量等机制，保证进程间的同步（按照预定顺序执行）和互斥（确保共享资源的独占访问）。 八、内存管理 内存管理涉及内存分配、回收、页面替换算法等，目的是优化内存使用，防止内存碎片，并提供虚拟内存机制，使程序能使用超过物理内存的地址空间。 九、设备管理 设备管理包括设备分配、缓冲区管理、中断处理等，以实现高效的I/O操作。 总结，操作系统复习笔记详细阐述了操作系统的各个方面，包括其基础理论、核心功能和实现机制，对于理解和掌握操作系统原理具有重要的参考价值。这份资料适合准备操作系统课程考试或进一步研究操作系统的学生使用。