操作系统复习（极速版）

### 操作系统复习知识点详解 #### 一、操作系统的发展历程 1. **单道批处理系统**： - **特点**：系统能够自动地按顺序处理作业，直到作业完成。 - **优势**：提高了系统资源的利用率和系统吞吐量。 - **局限性**：无法充分利用系统资源。 2. **多道批处理系统**： - **特点**：通过允许多个作业同时存在于内存中来进一步提高资源利用率和系统吞吐量。 - **优势**： - 高资源利用率。 - 大系统吞吐量。 - **局限性**： - 平均周转时间较长。 - 缺乏交互能力。 3. **分时系统**： - **特点**：支持人机交互，使用户能够共享主机资源，同时感觉像是独占主机。 - **特征**： - 多路性：提高资源利用率。 - 独立性：每个用户感觉自己独占主机。 - 及时性：快速响应。 - 交互性：支持用户与系统的对话。 4. **实时系统**： - **特点**：强调实时响应，主要用于控制系统或对外部事件作出快速反应的场景。 - **与分时系统的区别**： - 可靠性：实时系统对可靠性的要求更高。 - 多路性、独立性、及时性和交互性相似。 #### 二、操作系统的定义及基本特性 1. **定义**：操作系统是计算机硬件上的第一层软件，用于管理硬件资源、提高资源利用率和系统吞吐量，同时也为用户提供友好的界面。 2. **基本特性**： - **并发**：多个进程或线程可以同时运行，但不一定是在真正意义上的并行执行。 - **共享**：资源可以被多个进程共享，包括互斥共享和同时访问。 - **虚拟**：通过虚拟技术扩展实际资源，如虚拟存储器和虚拟设备。 - **异步**：各进程可以按照不同的速度执行，不受其他进程的影响。 #### 三、操作系统的主要功能 1. **处理机管理**：负责处理机调度、上下文切换等任务。 2. **存储器管理**：管理内存空间的分配和回收，提高内存利用率。 3. **设备管理**：控制外部设备的操作，包括设备驱动程序的管理。 4. **文件管理**：组织和维护文件系统的结构，支持文件的创建、删除等操作。 5. **接口管理**：提供用户界面和编程接口，使得用户和程序员能够方便地使用操作系统提供的服务。 #### 四、操作系统的结构 1. **简单结构**：所有功能集中在一起。 2. **模块化结构**：将功能划分为独立模块。 3. **分层式结构**：功能之间层次分明，低层支持高层功能。 4. **微内核结构**：核心功能极小，其他功能作为服务运行。 5. **外核结构**：类似于微内核结构，但外核更加强调安全性。 #### 五、处理机管理 1. **进程概念**： - 进程是程序的一次执行。 - 进程是系统资源分配的基本单位。 - 与程序的区别在于程序是静态的指令集合，而进程则是动态执行的实体。 2. **进程同步**： - 目的是解决进程间的协作问题。 - 临界资源和临界区的管理是关键。 - 信号量机制是常用的方法之一，通过`wait()`和`signal()`原语实现互斥和同步。 3. **调度**： - **概念**：决定哪个进程应该获得CPU使用权的过程。 - **原则**：优化系统性能指标，如CPU利用率、响应时间和周转时间。 - **方式**：非剥夺调度（非抢占）和剥夺调度（抢占）。 - 非剥夺调度简单且系统开销小，适合批处理系统。 - 剥夺调度能够提高响应效率，适用于分时系统和实时系统。 以上内容涵盖了操作系统的基本概念、发展历史、主要功能以及处理机管理的关键知识点。通过对这些知识点的理解，可以帮助读者更好地掌握操作系统的核心原理和技术。