操作系统复习（第一章）：计算机系统概述

第1章 计算机系统概述结构化精炼版 一、操作系统基本概念 操作系统定义操作系统OS管理计算机硬件和软件资源的系统软件是用户与计算机之间的接口 :contentReference[oaicite:0]{index0} 核心理解操作系统本质上是一个“资源管理者 控制程序” 操作系统的目标方便性提高用户使用计算机的便利程度有效性提高系统资源利用率可扩展性支持系统功能扩展⚙️ 二、操作系统的功能1️⃣ 处理机管理进程控制管理程序执行过程进程同步协调多个进程执行进程通信实现进程间信息交换调度决定CPU分配顺序 :contentReference[oaicite:1]{index1}2️⃣ 存储器管理内存分配为程序分配内存空间地址映射实现逻辑地址到物理地址转换内存保护防止非法访问3️⃣ 文件管理文件存储组织和管理数据文件访问提供读写接口文件保护保证数据安全4️⃣ 设备管理设备分配管理输入输出设备设备控制协调设备使用缓冲管理提高I/O效率 三、操作系统特征 四大特征并发多个程序同时推进宏观同时微观交替执行共享多个进程共享系统资源虚拟将物理资源抽象为逻辑资源异步进程执行速度不可预知 :contentReference[oaicite:2]{index2} 四、操作系统的发展阶段1️⃣ 手工操作阶段人工控制计算机CPU利用率低2️⃣ 批处理系统单道批处理一次只运行一个作业CPU利用率较低多道批处理多个程序同时驻留内存提高CPU利用率3️⃣ 分时操作系统多个用户共享CPU每个用户感觉独占计算机 核心机制时间片轮转4️⃣ 实时操作系统要求在规定时间内完成任务强调响应速度5️⃣ 网络与分布式系统网络操作系统多台计算机通过网络连接分布式系统多台计算机协同工作6️⃣ 个人计算机操作系统面向单用户如 Windows / Linux / macOS :contentReference[oaicite:3]{index3} 五、操作系统运行环境 内核Kernel操作系统核心部分负责资源管理与系统控制 中断机制中断外部或内部事件打断CPU当前执行用于实现系统响应 系统调用用户程序访问操作系统服务的接口 核心理解用户程序不能直接操作硬件必须通过系统调用 六、中断与异常 中断外部事件引起如I/O完成 异常程序执行错误引起如除0错误 区别中断外部异常内部 七、操作系统层次结构 图示见原文第10页硬件层操作系统层应用程序层 :contentReference[oaicite:4]{index4} 八、操作系统结构设计 分层结构按功能划分多个层次上层调用下层 模块化结构系统划分为多个模块提高可维护性 微内核结构内核功能最小化其余功能移到用户态 九、操作系统引导 启动流程BIOS启动加载引导程序加载操作系统内核系统初始化 关键点操作系统最初存储在外存需要引导加载 十、关键理解点操作系统 资源管理 控制程序并发 ≠ 并行一个是交替执行一个是同时执行分时系统核心是时间片用户程序必须通过系统调用访问系统资源内核是操作系统的核心 总结主线操作系统负责统一管理计算机资源并通过抽象虚拟化和调度机制使多个程序能够高效、有序地运行。