操作系统期末复习资料(2).pdf

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和控制硬件资源，提供用户接口并确保系统高效、安全地运行。操作系统的基本类型包括批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统，每种类型都有其特定的应用场景和优势。 并发性是操作系统的一个重要特性，它允许多个进程在同一时间间隔内交替执行，虽然在单处理器系统中，这意味着进程实际上是交替占用处理器，但在多处理器系统中，可以实现真正的并行执行。为了管理这些并发进程，操作系统使用了诸如进程和线程的概念。进程是资源分配的基本单位，拥有自己的地址空间和上下文，而线程是执行的基本单位，它们共享同一进程的资源，线程间的切换相比进程更快速，降低了系统开销。 进程的状态转换通常包括就绪、执行和阻塞三个状态。当进程需要等待某个事件发生时，如I/O操作完成，它会进入阻塞状态。进程同步和互斥是解决进程间制约关系的方法，以防止资源冲突和保证数据一致性。原语是操作系统内核中用于实现同步和互斥的基本操作，具有原子性，执行过程中不能被中断。管程是另一种同步机制，用于管理共享资源，它包含共享数据结构和管理这些数据结构的规程。 死锁是操作系统中的一种严重问题，当多个进程形成一种循环等待状态，且都无法继续执行时，就发生了死锁。死锁的四个必要条件是：互斥、请求和保持、不剥夺和环路等待。为避免死锁，可以采用预防、避免或检测与恢复策略。 虚拟存储器是操作系统中的一项关键技术，它通过将主存和辅存结合，使得程序可以访问超过物理内存大小的地址空间。这种方式依赖于请求调入和置换功能，以在需要时将部分程序或数据从磁盘加载到内存，当内存空间紧张时，又将部分数据换出到磁盘。 SPOOLing技术（Simultaneous Peripheral Operations On Line）解决了慢速设备如打印机与高速CPU之间的速度不匹配问题，通过预先把作业放入磁盘缓冲区，待设备准备好后一次性打印，提高了系统效率。 操作系统还负责处理机调度，分为高级调度、中级调度和低级调度，分别针对作业、挂起进程和就绪进程。常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、高优先权优先和时间片轮转等，以实现公平、效率或响应时间等目标。 除此之外，操作系统还需要管理存储器，包括主存分配、回收和页面替换策略；设备管理，如设备分配、驱动程序编写和I/O控制；以及文件管理，包括文件的创建、删除、读写和保护等。 用户与操作系统交互主要通过用户接口和程序接口，前者包括图形用户界面、命令行接口等，后者则是程序员使用的系统调用和库函数。 操作系统期末复习涵盖了从并发性、进程管理、内存管理、设备管理、文件系统到调度算法等多个核心知识点，理解和掌握这些概念对于深入学习和使用操作系统至关重要。