操作系统引论

操作系统定义：

　操作系统是一组用于控制和管理计算机系统硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序集合。

　　操作系统是软件，不是硬件，它可以管理计算机的资源，对各类作业进行调度。

　　操作系统不仅仅是指管理软件或硬件，而是对整个计算机资源都进行管理。

 

操作系统的基本特征：(高频考点)

　并发：是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。

　共享：是指计算机系统中的资源被多个进程所共用。

　异步：进程以不可预知的速度向前推进。

　虚拟：把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物。

　　最基本特征：并发、共享(两者互为存在条件)

　并发和并行的区别：

　　并发是指计算机在宏观过程中，是执行多个程序，但是在微观过程中，处理器只执行了一个程序。

　　并行在同一时刻执行两个或多个程序。

　　换言之，同一时间间隔的是并发，同一时刻的是并行

 

操作系统主要功能：

　处理机管理：主要功能包括进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。

　存储器管理：主要包括内存分配、地址映射、内存保护与共享和内存扩充等功能。

　文件管理：主要功能包括文件存储空间的管理、 目录管理及文件读写管理和保护等。

　设备管理：主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理和虚拟设备等功能。

　　操作系统的主要功能包括 处理机管理，存储器管理，设备管理，文件管理，用户接口。

 

操作系统的发展：

　手工操作阶段 (此阶段无操作系统)

　　缺点：人机速度矛盾

　批处理阶段 (操作系统开始出现)

　　1.单道批处理

　　　优点：缓解人机速度矛盾。

　　　缺点：系统资源利用率低。

　　2.多道批处理 (操作系统正式出现)

　　　优点：多道程序并发执行，资源利用率高

　　　缺点：不提供人机交互能力，缺少交互性

　分时操作系统 (不可以插队，有了人机交互)

　　优点：提供了人机交互性

　　缺点：不能优先处理紧急事务

　实时操作系统 (可以插队)

　　1.硬实时系统：必须在被控制对象规定时间内完成(火箭发射)

　　2.软实时系统：可以松一些（订票系统）

　　　优点：能优先处理紧急事务

　　从交互性看 分时操作系统更强，从可靠性看 实时操作系统更好。

　　不论是分时系统、实时系统还是批处理系统都具有四个基本特征 并发，共享，虚拟，异步

　　分时系统与用户密不可分，在分时系统中，时间片一定，每个用户只能使用计算机固定的时长，类似网吧上网，所以用户数越多，响应时间越长

 

操作系统的一些概念：

两种指令

　特权指令：不允许用户程序使用(只允许操作系统使用)如IO指令、中断指令

　非特权指令：普通的运算指令

两种程序

　内核程序：系统的管理者，可执行一切指令，运行在核心态

　应用程序：普通用户程序只能执行非特权指令，运行在用户态

处理机状态

　用户态(目态) : CPU只能执行非特权指令

　核心态(又称管态、内核态) :可以执行所有指令

　用户态到核心态：通过中断(是硬件完成的)

　核心态到用户态：由操作系统完成的，特权指令psw的标志位，0用户态，1核心态(仅做了解)

原语

　1.处在操作系统的最底层，是最接近硬件的部分

　2.这些程序的运行具有原子性，其操作只能一气呵成，不可切割

　3.这些程序的运行时间都较短，而且调用频繁

中断和异常

　内中断，可以理解为异常 (信号来自内部)：

　　自愿中断：指令中断

　　强迫中断：硬件中断、软件中断(eg: 0除以0)

　外中断(信号来自外部)：

　　外设请求、人工干预(打印机等)

系统调用

　系统给程序员(应用程序)提供的唯一接口，可获得OS的服务，在用户态发生，核心态处理

　　eg：调用打印机时，系统会提供一个打印机的接口，操作系统通过这个接口处理相应的问题

体系结构：

　大内核、微内核

　　CPU处于核心态时，可以执行除"访管"指令的全部指令。

　　访管指令是一条可以在目态下执行的指令,用户程序中凡是要调用操作系统功能时就安排一条访管指令。当处理器执行到访管指令时就产生一个中断事件(自愿中断),暂停用户程序的执行,而让操作系统来为用户服务。

　　特权指令只能在系统态下执行,若在用户态下执行则被认为是非法指令。

标签：操作系统,引论,中断,管理,用户,指令,执行
来源： https://www.cnblogs.com/nanfeng66/p/16320249.html