软考必备知识点——操作系统知识.pdf

### 软考必备知识点——操作系统知识 #### 一、操作系统基本概述 操作系统是一种复杂的软件系统，其核心目的是为了提高计算机系统的资源（包括硬件和软件资源）利用率，并为用户提供便捷的使用体验。操作系统具备以下几个基本特征： - **并发**：允许多个程序或任务同时执行。 - **共享**：使得系统资源能够被多个程序共同访问。 操作系统作为计算机系统的基础，位于所有软件的最底层，为用户提供友好的操作环境，并为各类应用软件提供支持环境。在计算机系统中占据着极其重要的地位，其他软件（如编译程序、数据库管理系统等）都需要依赖于操作系统的服务才能正常运行。 操作系统通过多任务并行的方式实现了资源共享，提高了系统的整体性能。 #### 二、操作系统的主要视角 从不同的角度来看待操作系统，可以帮助我们更全面地理解其功能与作用： - **用户视角**：操作系统被视为用户与硬件之间的接口，用户通过系统调用和命令行等方式与操作系统交互。 - **资源管理视角**：操作系统管理计算机系统的所有资源，包括CPU、内存、磁盘等，确保资源的有效利用。 - **进程视角**：操作系统的核心在于进程管理，负责控制和协调用户进程和系统进程。 - **分层视角**：从构造角度出发，操作系统可以分为多个层次，每一层依赖于下一层的功能。 #### 三、操作系统的关键特性与类型 操作系统的硬件基础是中断和通道技术。通过这些技术，操作系统能够在不同任务之间进行调度和管理。 根据使用环境和作业处理方式的不同，操作系统可以分为以下几类： - **批处理操作系统**：特点是先将作业脱机输入到外围输入设备，再由监督程序批量处理。适用于不需要即时响应的应用场景。 - **分时操作系统**：允许多个用户同时控制自己的程序运行，每个用户都能感受到独立的服务体验。适用于需要多用户交互的应用场景。 - **实时操作系统**：能够及时响应外部事件，并快速处理。特别强调响应时间的重要性。适用于控制系统或者需要即时处理数据的场景。 此外，还有多处理机操作系统、分布式操作系统和网络操作系统等多种类型，这些操作系统适应了不同的应用场景和技术需求。 #### 四、操作系统的功能模块 操作系统的功能主要包括： - **处理器管理**：负责处理机的分配和控制，以线程为基本单位进行管理。 - **存储管理**：包括内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等功能，旨在提高内存的利用率。 - **设备管理**：完成用户的I/O请求，提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。 - **文件管理**：管理用户文件和系统文件，确保文件的安全性和易用性。 - **用户接口**：提供命令接口、系统调用接口和图形用户界面，方便用户与操作系统交互。 #### 五、处理机管理深入探讨 在多道程序环境下，处理器的管理尤为重要。操作系统需要解决处理器的分配调度问题。引入了作业、进程和线程的概念，以实现高效的资源利用。 操作系统的核心位于硬件之上，其主要任务是接收中断并进行处理，在进程之间切换处理器，以及处理进程间的通信。基本的硬件结构包括： - **中断结构**：支持输入输出活动与处理器活动并行。 - **特权指令**：仅操作系统可使用的指令集。 - **主存保护**：保护各个进程的主存区域，避免非法访问。 - **时钟**：定时产生中断信号，用于处理器调度及相关任务的实现。 通过以上介绍，我们可以看到操作系统在计算机系统中的核心作用及其复杂的内部机制。理解和掌握操作系统的基本原理和技术对于软件开发人员和系统分析师来说至关重要。