操作系统：接口、管理与特性详解

操作系统复习点 操作系统是计算机系统的核心组件，它是计算机硬件与用户交互的桥梁，同时也是管理和调度计算机资源的关键程序集。操作系统的主要作用包括以下几个方面： 1. **用户界面**：作为用户与硬件的中介，操作系统提供了一系列命令和接口，如命令行界面和图形用户界面（GUI），使用户能够间接控制计算机，无需深入了解底层硬件操作。 2. **资源管理**：操作系统负责处理机的分配和控制，确保多个任务能够同时运行；内存管理，动态地分配和回收内存空间，保证程序的执行；I/O设备管理，协调设备间的通信和数据交换；文件系统管理，实现文件的存取、共享和权限控制。 3. **抽象和隔离**：操作系统将复杂的硬件操作抽象成易于理解和使用的概念，隐藏了硬件操作的复杂性，使得用户和程序员可以专注于更高层次的应用开发，提高了系统的可移植性和可维护性。 4. **作业调度**：操作系统通过作业调度算法，合理地安排和切换不同的任务（进程），以达到资源的高效利用和响应用户的请求。 在发展过程中，操作系统经历了批处理系统、实时系统和分时系统等阶段，每种系统都有其特定的应用场景和性能要求。批处理系统适用于大量数据处理，实时系统对响应时间有严格要求，分时系统则注重交互性和用户体验。 操作系统的基本特征包括并发、共享、虚拟化和异步性。并发和共享是关键，多道程序设计让多个程序共享硬件资源并行执行，提高了资源利用率。虚拟技术在此基础上，通过逻辑扩展，使得并发进程能够更顺畅地共享资源。异步性则源于并发，进程的执行并非线性，而是受其他进程的影响，体现了系统的动态特性。 操作系统的核心功能主要包括： - **进程管理**：定义了进程的概念，区分于程序。进程是运行中的程序实例，具有独立的生命期和资源需求。前趋图用来描述进程间的依赖关系，程序的并发执行意味着多个程序同时执行。进程有三种基本状态：就绪、运行和阻塞，状态变迁通常由系统事件触发。 - **调度与同步**：通过状态变迁图展示进程状态转换，如从就绪到运行、从运行到阻塞等，这些变化通常由CPU空闲、I/O完成等事件引起。 - **内存管理**：保证内存的有效分配和回收，避免内存碎片。 - **设备管理**：控制和调度对输入/输出设备的操作。 - **文件系统**：提供文件的创建、读写、删除和共享等功能，保护数据安全。 操作系统的发展不断优化这些功能，以适应日益复杂的计算需求和用户体验。理解这些核心知识点对于深入学习和使用操作系统至关重要。