操作系统是计算机系统的核心组成部分,它负责管理和控制计算机的硬件资源,以及为用户提供服务。在"操作系统第四版复习大纲"中,我们聚焦于操作系统的基础概念、核心任务和主要特性,同时也涵盖了操作系统对资源的管理和控制。
操作系统是建立在硬件基础之上的,包括中央处理机、存储器和外部设备。中央处理机由指令系统和中断系统构成,存储器则涉及存储保护和管理。裸机指的是仅有硬件的计算机,没有操作系统和其他软件。
软件分为系统软件、应用软件和工具软件。系统软件如操作系统、编译程序、程序设计语言等,它们是计算机系统的基础。应用软件则是针对特定任务设计的,如各种应用程序和软件包。工具软件包括诊断、检查和引导程序,用于辅助系统管理和维护。
资源共享是操作系统中的关键概念,多个计算任务可能会同时需要使用计算机的资源,这可能导致资源的竞争。操作系统的主要任务就是管理这些资源,包括处理机的分配、存储管理、设备管理和软件资源管理。例如,处理机调度策略和算法确保了处理机的有效利用,而存储管理则涉及存储分配、存储保护和扩充。设备管理通过逻辑名和物理设备的分离、独享、共享和虚拟分配技术来实现。软件资源管理则关注系统程序和用户程序的组织和管理。
操作系统具备三个主要特性:并发性,使得多个任务可以同时执行;共享性,允许资源被多个任务共享;不确定性,反映了系统对随机事件的响应能力。操作系统需要解决资源分配、并发活动协调、数据一致性等问题,以确保系统的稳定和高效。
操作系统有多种类型,如批量、分时、实时、个人计算机、网络和分布式操作系统。批量系统适合处理大量作业,分时系统通过时间片轮转实现公平的处理机共享,实时系统强调快速响应外部事件,网络操作系统支持网络通信,分布式系统则由多个处理单元协作完成任务。
在操作系统中,处理机的工作状态分为管态和用户态,分别对应管理系统和用户程序的执行。中断机制是处理突发事件的关键,中断可以按照功能、方式和来源进行分类。中断装置负责中断的响应过程,保存现场信息以确保程序能恢复执行。
复习大纲中还提到了保护环境的建立,主要是通过区分处理机的工作状态,以及中断和中断装置的角色。这些内容对于理解操作系统的运行机制至关重要,对准备操作系统课程考试的学生来说,是复习的重点。