《高数帮》操作系统期末复习课时1——操作系统介绍

操作系统介绍

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
程序集合是软件，则操作系统是一组软件，而非硬件

基本特征

1.并发：是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行
2.共享：是指计算机中的资源被多个进程所共用
3.异步：进程以不可预知的速度向前推进
4.虚拟：把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物

最基本的特征：并发，共享（两者互为存在条件）

并发和并行的区别：

并发：是指在计算机的宏观过程中，是执行多个程序，但在微观过程中，处理机只执行了一个程序
并行：在同一时刻执行两个或多个程序
同一时间间隔是并发，同一时刻是并行

主要功能

处理机管理：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：内存分配，地址映射，内存保护与共享，内存扩充等
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
设备管理：缓冲管理，设备分配，设备处理，虚拟设备等

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.单道批处理阶段：
优点：缓解人机速度矛盾
缺点：系统资源利用率依然低
2.多道批处理阶段：（操作系统正式诞生）
优点：多道程序并发执行，资源利用率高
缺点：不通过人机交互能力（缺少交互性）
3.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（交互性）
缺点：不能优先处理紧急事务
4.实时操作系统（可以插队）
硬实时操作系统：必须在被控制对象规定时间内完成
软实时操作系统：可以松一些
优点：能优先处理紧急事务

从可靠性看，实时操作系统更强，从交互性看，分时操作系统更强

操作系统必知概念

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：普通运算指令

两种程序

内核程序：系统的管理者，可以执行一切指令，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（管态，内核态）：可以执行所以指令
用户态到核心态：通过中断（硬件完成的）
核心态到用户态：特权指令psw的标志位，0用户态，1核心态

原语

1.处在操作系统最底层，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，不能中断
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

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（除以０）

外中断

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（应用程序的唯一接口，可以获得OS的服务，在用户态发生，在核心态处理

体系结构：

大内核；主要功能模块
微内核：最基本的功能

最后

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