操作系统是计算机系统的核心组成部分,它的主要任务是管理计算机的硬件资源,如中央处理器、存储器、输入输出设备等,以及软件资源,如系统软件、支撑软件和应用软件。操作系统通过控制程序执行,提供用户友好的界面,以及为其他软件提供服务来实现这些管理。根据功能,操作系统通常分为处理器管理、存储管理、文件管理和设备管理四大模块。
处理器管理是操作系统的重要职责之一,其中多道程序设计是提高处理器利用率的关键技术。多道程序设计允许多个程序在内存中同时存在并执行,这使得处理器可以在一个程序等待I/O操作时切换到另一个程序,从而提高整体效率。在这个过程中,进程的概念起到了关键作用。进程是一个程序在数据集上的执行实例,具有动态性、并发性和异步性的特点。进程的状态主要包括等待态、就绪态和运行态,这三种状态之间的转换由操作系统通过进程控制块(PCB)进行管理。PCB包含进程的身份信息、状态信息、执行现场信息和管理信息。原语是操作系统中不可中断的指令序列,用于实现进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
中断是处理器管理中的另一个重要概念,中断处理是操作系统响应系统内外事件的方式。中断分为强迫性中断和自愿性中断。前者通常是由于硬件故障、程序错误或外部事件引发,而后者是程序主动请求操作系统服务,如系统调用。中断响应过程中,处理器会停止当前进程,转而执行中断处理程序,以处理发生的事件。
操作系统提供了多种类型,包括批处理、分时、实时、微机、网络、分布式和嵌入式等,每种都有其特定的应用场景和设计目标。例如,批处理操作系统适合大量后台任务的处理,而分时系统则为多个用户提供交互式访问,实时操作系统则强调快速响应时间。
学习操作系统概论,不仅要理解这些基本概念,还要掌握它们如何协同工作,以实现高效、可靠的计算机系统运行。对于自学考试而言,深入理解这些知识点,并能够应用到实际问题中解决是至关重要的。通过系统的学习和实践,可以更好地理解和掌握操作系统的核心原理,为后续的IT职业生涯奠定坚实的基础。