操作系统(一)研讨题(学生用)20140901.docx

操作系统是管理计算机硬件资源、控制程序执行、改善人机交互的系统软件，是计算机系统的核心。本篇文章将探讨操作系统的一些核心知识点，包括操作系统类型、Intel奔腾架构、中断处理、多任务多用户机制、Linux系统启动过程、进程管理、进程通信、同步原语以及死锁问题。 1. **操作系统种类**： - 桌面操作系统：如Windows、macOS、Linux（Ubuntu、Fedora等）等，用于个人电脑日常使用。 - 服务器操作系统：如Red Hat Enterprise Linux、Ubuntu Server、Windows Server等，用于企业级服务。 - 手机操作系统：Android、iOS、Symbian、Windows Phone等，服务于移动设备。 - 实时操作系统：RTOS，如VxWorks、FreeRTOS，用于对响应时间要求极高的嵌入式系统。 2. **Intel奔腾架构**： - 寄存器组：包括通用寄存器、段寄存器、控制寄存器等，例如EAX、EBX、ESP、EIP等。 - 地址转换：逻辑地址通过页表转换为线性地址，再由线性地址转换为物理地址，涉及GDTR、LDTR、CR3等寄存器。 - 页表格式：每个页表项记录页的物理地址和访问权限等信息。 3. **中断处理**： - 8259A中断控制器：负责管理和传递中断请求，协调CPU与外设间的通信。 - 中断类型：硬件中断、软件中断和异常，每种中断都有特定的处理流程。 4. **x86架构的实模式与保护模式**： - 实模式：早期的8086模式，没有内存保护，程序可以直接访问所有内存。 - 保护模式：引入了权限级别和段选择符，提供内存保护和多任务环境。 5. **IA-32的安全多任务机制**： - 分区内存、特权级别、环形保护机制等，确保各用户进程间的安全隔离。 6. **时钟中断**： - 8259A或实时时钟芯片（RTC）产生周期性中断，用于调度任务、更新系统时间等。 - 时钟中断对操作系统至关重要，它驱动了任务调度和时间片轮转。 7. **原子操作与测试设置指令**： - 测试并设置（xchg）指令等用于实现无冲突的数据访问，常见于锁机制和同步原语中。 8. **Linux启动过程**： - BIOS自检，加载MBR，引导加载器加载内核，内核初始化，启动init进程，最终进入用户界面。 9. **Linux进程管理**： - 进程家族树：描述进程的创建关系，父进程与子进程的概念，shell的工作过程涉及进程的创建和管理。 - 查看进程树的命令：`pstree`。 10. **Linux信息获取**： - `ps`、`top`等命令用于查看进程信息，`dmesg`获取内核消息，`lspci`查看设备信息等。 11. **进程通信**： - 管道：无名管道和有名管道用于进程间通信，数据流单向传输，有名管道可通过文件系统持久化。 12. **同步问题**： - 哲学家就餐问题展示了同步原语的应用，使用信号量或管程等解决死锁问题。 13. **死锁**： - 互斥、占有并等待、非剥夺和循环等待是死锁发生的四个必要条件，避免死锁需合理设计资源分配策略。 以上是操作系统的一些基础概念和应用场景，通过理解这些知识，可以更好地理解和操作计算机系统。