计算机操作系统--概述(一)

相关知识：

进程管理

死锁

内存管理

设别管理

连接

功能：

1. 处理机管理：控制和管理CPU工作
2. 存储管理：内存的分配和管理
3. 设备管理：管理基本的输入输出设备
4. 文件管理：组织，存储，操作和保护文件
5. 进程管理（作业管理）：对计算机所进行的操作进行管理

 

1.基本特征

1.1并发

　　并发：宏观上，一段时间能运行多个程序，实际上是时间片轮转

　　并行：同一时刻运行多个指令，需要硬件支持，如多流水线，多核处理器或分布式计算系统

　　操作系统引入进程和线程，使程序能够并发运行

1.2.共享

　　共享：系统中的资源可以被多个并发进程共同使用

　　互斥共享：互斥共享的资源称为临界资源，如打印机，在同一时间只允许一个进程访问，需要同步机制来实现互斥访问

　　同时共享

1.3.虚拟

　　虚拟技术：把一个物理实体转化为多个逻辑实体

　　时分复用技术 && 空分复用技术

　　多个进程在处理器上并发执行使用的时分复用技术，每个进程轮流占用处理器，每次执行一小个时间片并快速切换

　　虚拟内存使用了空分复用技术，它将物理内存抽象为地址空间，每个进程都有各自的地址空间。地址空间的页被映射到物理内存，地址空间的页并不需要全部在物理内存中，当使用到一个没有在物理内存的　　页时，执行页面置换算法，将该页置换到内存中。

1.4.异步

　　异步：进程不是一次性执行完毕，而是走走停停，以不可知的速度向前推进。

　　异步是相对同步而言的，同步就是等待，异步就是不等待。

2. 基本功能

1. 进程管理：进程控制，进程同步，进程通信，死锁处理，处理机调度
2. 内存管理：内存分配，地址映射，内存保护与共享，虚拟内存
3. 文件管理：文件存储空间的管理，目录管理，文件读写管理和保护
4. 设备管理：完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率等。主要包括缓冲管理，设备分配，设备处理，虚拟设备等。

3.系统调用

　　如果一个进程在用户态需要使用内核态的功能，就进行系统调用从而陷入内核，由操作系统代为完成

 

 linux的系统调用主要有以下这些：

Task	Commands
进程控制	fork(); exit(); wait();
进程通信	pipe(); shmget(); mmap();
文件操作	open(); read(); write();
设备操作	ioctl(); read(); write();
信息维护	getpid(); alarm(); sleep();
安全	chmod(); umask(); chown();

4.宏内核和微内核

　　宏内核：将操作系统功能作为一个紧密结合的整体放到内核。由于各模块共享信息，因此有很高的性能。

　　微内核：由于操作系统不断复杂，因此将一部分操作系统功能移除内核，从而降低内核的复杂性。移出的部分根据分层的原则划分成若干服务，相互独立。

　　在微内核结构下，操作系统被划分成小的、定义良好的模块，只有微内核这一个模块运行在内核态，其余模块运行在用户态。因为需要频繁地在用户态和核心态之间进行切换，所以会有一定地性能损失。

 

 

5. 中断分类

　　外中断：由CPU执行指令以外的事件引起，如I/O完成中断，表示设备输入/输出处理已经完成，处理器能够发送下一个输入/输出请求。此外还有时钟中断、控制台中断等。

　　异常：由CPU执行指令以内的事件引起，如非法操作码、地址越界、算术溢出等。

　　陷入：在用户程序中使用系统调用。

异常向量：

当一种异常发生的时候，arm处理器会跳转到对应异常的固定地址去执行异常处理程序，而这个固定的地址，就成为异常向量。由7个异常向量及其处理函数跳转关系组成的表叫做异常向量表。

流程：

1. CPU按序执行
2. 收到中断（电位等手段）
3. 跳转到固定地址，执行固定行为
   1. 保存现场（寄存器信息）
   2. 判断中断源
   3. 执行操作
   4. 复原现场
4. 返回执行原来的进程

 

 

参考资料：https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/