操作系统复习笔记
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于
2025年03月22日 02时30分 发布
计算机操作系统（Operating System, OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，它是用户与计算机硬件之间的桥梁。以下是操作系统的核心概念和功能概述：
1. 操作系统的核心功能
- 进程管理：创建、调度、终止进程，处理进程间通信（IPC）与同步（如信号量、锁）。
- 内存管理：分配/回收内存，实现虚拟内存（分页、分段），防止进程越界访问。
- 文件系统管理：组织磁盘存储（如FAT32、NTFS、ext4），提供文件的创建、读写、权限控制。
- 设备管理：通过驱动程序控制硬件（如I/O设备、网络接口），实现即插即用（PnP）。
- 用户界面：CLI（命令行界面，如Linux终端）GUI（图形界面，如Windows桌面）
2. 操作系统核心组件
- 内核（Kernel）：宏内核（如Linux）：核心功能集中在内核空间。微内核（如macOS的Mach）：仅保留关键功能，其他服务运行在用户态（如QNX）。
- 系统调用（Syscall）：用户程序访问硬件的接口（如open(), fork()）。
- Shell：用户与内核交互的解释器（如Bash、PowerShell）。
3. 常见操作系统类型
- 桌面/服务器OS：Windows（闭源，NT内核，兼容性强）macOS（基于Unix，BSD派生，集成Apple生态）Linux（开源，如Ubuntu、CentOS，广泛用于服务器）
- 移动OS：Android（Linux内核）、iOS（基于macOS的Darwin内核）。
- 嵌入式/实时OS（RTOS）：FreeRTOS、VxWorks（用于物联网、航空航天）。
4. 关键技术与概念
- 多任务与多线程：分时（Time-Sharing）调度 vs. 实时调度（如RR、优先级调度）。
- 虚拟化：通过Hypervisor（如VMware、KVM）运行多个虚拟机。
- 容器化：轻量级虚拟化（如Docker，共享主机内核）。
- 安全机制：用户权限（root/管理员）、防火墙、加密文件系统（如BitLocker）。
5. 操作系统发展简史
- 1950s：批处理系统（如IBM OS/360）。
- 1960s：分时系统（如Multics）。
- 1970-80s：Unix诞生（影响Linux/macOS），MS-DOS出现。
- 1990s：Windows 95普及GUI，Linux开源运动兴起。
- 2000s后：移动OS（Android/iOS）、云操作系统（如Kubernetes）。