操作系统_01

第一章：计算机系统概述

 

为什么要用操作系统？

　　因为如果不用操作系统，我们直接与计算机裸机交流不可能，

　　很困难，操作系统是为了方便我们对计算机的操作。

操作系统是什么？

　　我们平时说的window就是操作系统；

　　它主要的功能：实现对系统资源的调配和管理

操作系统的特征是什么？

　　并发：两个或者两个以上的事物在同一时间间隔内执行；就像火车一样，一节接着一节向前开

　　共享：　系统资源可以被多个进程访问，

　　　　　　如：你和你弟分享苹果，苹果就是资源，你和你弟就是进程

　　　　　　共享有俩种方式：　　互斥共享方式；在一段时间只允许一个进程访问

　　　　　　　　　　　　　　　　同时访问方式：在一段时间可以允许多个进程访问

注：并发和共享是最基本的特征。

补充：

　　　　并行：就是同一时刻可以做2件或以上的事情

　　虚拟：物理上实体变成若干逻辑上的对应物；

　　异步：执行走走停停

 

操作系统的目标和功能是什么？

　　1】实现对资源的管理；如：管钱

　　2】用户与计算机硬件之间的接口

　　　　1）命令接口：

　　　　　　　　1、联机命令接口

　　　　　　　　2、脱机命令接口

　　　　2）程序接口：如图形界面（GUI)

　　3】对计算机资源的扩充：我理解是给人穿上衣服；

操作系统的发展历程有哪些？

　　1】手工

　　2】批处理

　　3】分时：时间片；人机互动

　　4】实时：用户规定时间

　　5】分布式

　　6】个人计算机：就是所谓的电脑

操作系统的运行环境有哪些？

通常cpu执行执行两种不同性质的程序：

　　1】内核--  特权指令

　　2]用户自编程序

补充：

　　特权指令：用户无法直接使用，如：I/O指令，置中断等；

　　由于内核程序和用户自编程序，所以cpu的运行模式也有两种：用户态和核心态（管态、内核态）

 

内核 （底层软件、桥梁、管理资源）

　　主要是有四个方面的内容：1】时钟管理；2】中断机制；3】原语；4】系统控制的数据结构及处理

补充：　

　　1】时钟管理：

　　　　1】计时，向用户通过标准的系统时间

　　　　2】通过时钟中断实现进程的切换；如：分时操作系统中的时间片管理

　　2】中断机制：（初衷：多道程序运行环境中cpu利用率，主要针对外部设备）

　　　　功能：保护和恢复中断现场的信息，转移控制器到别的处理程序

　　　　　　　　提高并行处理能力；

　　3】原语：

　　　　底层公用小程序（一气呵成、最接近硬件的部分、使用频繁）

　　4】系统控制的数据结构及处理

　　　　数据结构很多，需要管理，主要有：1】进程管理；2】存储器管理；3】设备管理

　补充：

　　　　1】进程管理：状态、调度、创建、撤销、控制块等

　　　　2】存储器管理：空间回收、内存信息的保护等

　　　　3】设备管理：缓冲区、设备的分配和回收等

 

中断和异常是什么？（用户态和核心态怎么切换）

　　用户态通过中断和异常进入核心态；（硬件实现的）

　　中断可以实现提高资源的利用率，通过使某些进程释放资源

　　1】中断和异常的定义

　　中断（外中断）：cpu执行指令外部的事件，通常用于信息的输入输出，如：I/O结束、输入/输出处理已经完成。

　　异常（内中断）：cpu执行内部事件；如：程序的非法操作码、地址越界、运算溢出、缺页等；

　　　　　　　　要立即处理；

 

　　2】中断的分类

      　　　　　　　　

补充：

　　　　1】故障：指令执行的异常

　　　　2】自陷：事先安排的，用于用户态向核心态的转变

　　　　3】终止：硬件故障

 

　　3】中断的执行过程（大概

执行指令　　出现中断或者异常　　执行中断或者异常程序　　如果完成　　返回之前的位置执行

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　完成不了　　终止。

 

1.3.3系统调用：

1】什么是系统调用？

　　系统调用：视为特殊的公共子程序；

　　　　　　用户在程序中调用操作系统所通过的的一些子功能；

　　　　　　凡是与资源有关的操作，都必须通过系统调用向操作系统请求服务

　　大致功能：1】文件、2】设备、3】进程控制、4】进程通信、5】内存管理