4.操作系統的工作原理
操作系統的基本特征是并發和共享。并發的意思是存在許多同時的活動（或并行的活動）;輸入輸出操作和處理器運行并行活動;在主存中同時駐留幾道用戶程序等都是并發的例子。并發活動會要求共享資源和信息，這就能提高資源的利用率。多道程序可以并發而共享資源，一個用戶的任務也可以組織成幾個子任務并發工作而提高運行效率。程序這樣運行時，不能使輸入設備，處理器和打印機并行工作，若忽略處理器加工數據的處理時間，則完成一批數據加工的時間為輸入輸出設備耗時的總和，若將這個計算任務分成3個子任務，并引入緩沖技術:輸入子任務從輸入設備讀一批數據到輸入緩沖區，處理子任務則把輸入緩沖區中的數據處理后放入輸出緩沖區，打印子任務則打印輸出緩沖區中的內容，從而輸入子任務可以與打印子任務并發工作，使完成一批數據加工的時間近似于較慢的設備速度。程序的并發執行，發揮了處理器與輸入輸出設備并發工作的能力，使系統的效率提高。多個計算程序同時駐留在主存儲器中并行執行的程序設計方法稱為多道程序設計，這種系統稱為多道程序系統。多道程序系統能充分發揮處理器的利用效率，提高系統資源的利用效率。既然他們同處在一個系統中，一個任務（或子任務）的執行會受到其他任務（或子任務）的影響（又稱為制約）。
5.操作系統的硬件基礎
現代計算機系統設備的發展異常迅速，導致了控制技術的發展，設備控制的基本技術是中斷。
�。�1）中斷的基本概念在計算機系統中，中斷是改變處理器執行指令順序的事件，被打斷的程序可以在將來某個時候（可能在中斷處理完成后立即或推遲，這是由操作系統控制的）恢復執行。計算機系統的中斷既來自系統內部，也來自系統外部，分別稱為內部中斷和外部中斷。①內部中斷是系統本身在工作過程中出現的各種需要緊急處理的事件:一種是由于運行程序發生意外而產生的，另一種是運行程序需要發生的。內部中斷也稱為軟件中斷。②外部中斷是由于硬件方面的原因，故也稱為硬件中斷，硬件中斷往往是隨機發生的，不是由正在運行的程序所控制的。外部中斷和由于運行程序產生的例外中斷常常稱為強迫中斷，而運行程序主動要求而產生的中斷稱為自愿中斷。外部中斷可進一步分成可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。不可屏蔽的中斷是一些最緊急最重要的中斷，如掉電等�？善帘蔚闹袛嗤ㄟ^處理器內部的中斷許可狀態確定響應中斷的次序或者不響應一些不重要（或不緊急）的中斷請求。
�。�2）中斷的響應與處理引起中斷的事件（即原因）稱為中斷源。目前，大多數系統都采用中斷向量的技術，所謂中斷向量，實際上是一種指針，就是由硬件對不同的中斷源將控制轉移到不同的中斷處理程序入口地址。所有的中斷向量構成一個中斷向量表，它們通常存放在一個專門的存儲區域中，這個區域的地址可以是固定的;相應的處理程序的入口地址通常是在系統引導過程中，通過對系統配置的檢測，得到系統中設備配置的情況，在操作系統裝入過程中，填寫中斷向量表中的指針內容。中斷處理程序對中斷事件的處理分兩步進行。第一步是保護好被中斷程序的現場信息，即保存被中斷程序的寄存器以及PSW（程序狀態字）的內容，以保證被中斷程序以后能繼續運行;第二步是具體處理中斷。中斷處理完成后，處理器分配給發生中斷時正在運行的進程，還是分配給另一進程，這取決于被中斷的進程是可剝奪的還是不可剝奪的。如果是不可剝奪的，它重新得到處理器，否則，可能被別的進程（如優先級更高）奪得處理器。
二、進程管理
1.程序、進程和處理器
程序是指令的集合，每一程序完成確定的任務。在只允許一個程序運行的系統（稱為單道系統）中，這個程序獨占系統資源，而系統按程序的指令順序運行，程序的順序執行有兩個基本特征，即程序的封閉性和程序的可再現性。封閉性是指程序運行時獨占系統資源，只有程序本身能改變系統的狀態;可再現性是指程序運行不受外部因素影響，只要初始條件相同，運行結果就相同。多道程序系統讓多個程序在系統中輪流運行，當一個程序不用處理器時，另一個程序就使用。也就是說，處理器在程序間切換，從而獲得宏觀上的并行（微觀上的串行），以提高處理器的利用率。這種切換，通常是由中斷引起的。由于中斷是以不可預測的次序發生，即程序的指令序列也以不可預測的次序前進，這樣就會產生操作系統的另一特性:不確定性。即在多道程序系統中，順序程序的封閉性和可再現性消失了。需要采用一個新的概念———進程來描述程序的執行，進程是運行中的程序。
2.進程間的通信
在操作系統中，進程是可以獨立運行的程序單位，系統中的各個進程并不是相互隔離的:一方面它們相互競爭使用有限的資源，如處理器、存儲器、設備或文件等;另一方面，它們可能相互協作以達到用戶作業預期的目的。因此，進程之間需要某種形式的通信。進程之間直接發生聯系的稱為相交進程（又稱相關進程），否則為不相交進程。相交進程需要協調彼此間的相對運行速度，存在著直接制約的關系。不相交進程之間的聯系將表現在資源使用上的間接制約關系。
（1）互斥多道系統中，各進程可以共享各類資源，但有些資源卻一次只能供一個進程使用。這種資源常常稱為臨界資源，如打印機、公共變量、表格等�；コ馐且ＷC臨界資源在某一時刻只被一個進程訪問。
�。�2）同步一般一個進程相對于另一個進程的速度是不可預測的，也就是說，進程之間是異步運行的。為了成功地協同工作，有關進程在某些確定的點上應當同步它們的活動:一個進程到達了這些點后，除非另一進程已完成了某個活動，否則就停下來，以等待該活動結束。
�。�3）死鎖當若干進程競爭使用資源時，可能產生下述情況:每個進程要求的資源都已被另一進程占用，于是也就沒有一個進程能繼續運行。這種情況稱為死鎖。
希望與更多計算機等級考試的網友交流，請進入計算機等級考試論壇
更多信息請訪問：考試吧計算機等級考試欄目
