Operating System,OS
Operating System,OS
第一章：计算机系统概述
1.1 操作系统的基本概念
1.1.1 操作系统的概念
- 操作系统是系统资源的管理者
- 向上层提供接口和环境
- 是最基本的系统软件，最接近硬件的软件
对于计算机，提供的功能有（向下）：
- 1.存储器管理【打开应用程序】
- 2.文件管理【把需要运行的程序放入内存】
执行一个程序前需要将该程序放到内存中，才能被CPU处理- 3.处理机管理【进程被CPU进行处理】
- 4.设备管理【调用相应的设备】
对于用户提供的服务（向上）
GUI
命令接口
联机命令接口（交互式命令接口） 一句
脱机命令接口（批处理命令接口） 一堆
对于应用程序
- 系统调用（程序接口）：通过程序间接使用
操作系统的作用
1.1.2 操作系统的四个基本特征
1.并发(Concurrence)
概念：指两个或多个事件在
同一时间间隔内发生
- 这些事件在宏观上是同事发生的
- 在微观上是交替发生的
并行
在
同一时刻同时进行两个或多个事件
2.共享(Sharing)
即资源共享，系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用。
两种资源共享方式
互斥共享
概念： 一个时间段内只允许一个进程访问该资源
- 如调用摄像头，只能一个时刻给一个进程
同时共享
概念：允许一个时间段内多个进程“同时”进行访问
- 这里的同时往往是宏观上的
微观上，这些进程可能是交替进行资源访问- 如同时使用qq和微信发送同一个文件，宏观上是同时的，但是在微观上是交替进行的。
3.虚拟技术(Virtual)
是指把一个【物理的实体】变为若干个【逻辑上】的对应物。
- 时分复用技术
- 处理器的分时交替共享
- 空分复用技术
- 虚拟存储器
没有并发性，就谈不上虚拟性
4.异步（Asynchronism）
概念：在多道程序环境下，允许多个程序的并发执行，但是由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，是走走停停的，以【不可预知 的速度向前推进】，这就是 进程的异步性。
只有系统拥有并发性，才会导致异步性
end.
1.2 操作系统的发展与分类
1.2.1 手工操作阶段
1.2.2 批处理阶段
- 单通道批处理系统
- 引入脱机输入/输出技术（磁带）
- 【监督程序】负责控制作业的输入、输出 ==【操作系统的雏形】==
- 多道批处理系统
- ==操作系统正式诞生==
1.2.3分时操作系统
- 计算机以==时间片==为单位==轮流==为各个用户/作业服务
- ==用户的请求可以被及时响应，解决了人机交互的问题==
1.2.4 实时操作系统
1.2.5 其他操作系统
网络操作系统
分布式
个人计算机操作系统
end.
1.3 操作系统运行机制
1.3.1 处理器的运行模式
CPU常执行两种不同性质的程序，一种是操作系统内核程序，一种是用户自编的程序（应用程序）。
内核程序和应用程序
内核程序：负责实现操作系统，简称“内核（Kernel）
内核是操作系统最重要、最核心、最接近硬件的部分
eg. Docker 仅需要Linux内核操作系统的功能未必都在内核中，如
GUI界面可以使用
特权指令 【eg. 内存清零指令】
应用程序：只能执行非特权的指令
内核态、用户态的切换
end.
1.3.2 中断和异常
1.中断的作用
”中断“ 会使CPU由用户态变为内核态，
使操作系统重新夺回对CPU的控制权==也是唯一途径==
如果没有中断机制，就没有办法实现”并发“
内核态 -> 用户态 ： 执行一条特权指令，==修改PSW寄存器==
用户态 -> 内核态 ： ”中断“触发，==硬件自动完成变态的过程==
2.中断的类型
- 内中断：与当前执行的指令有关，中断信号==来源于CPU内部==
如：程序异常，指令非法，==陷入指令【系统调用，但非特权指令】==
- 外中断：与当前执行的指令无关，中断信号==来源于CPU外部==
- 如：时钟中断【控制并发运行】，IO设备【打印机服务】
- ”中断“特指侠义的中断，即外中断
- ”内中断“一般称为”异常“
trap：由陷入指令引发，是程序故意引发的
- fault：由错误条件引起，可能会被内核程序修复。修复后会将CPU使用权归还【如：缺页故障】
- abort：由致命错误引起，内核程序无法修复，直接终止该应用程序。【如：整数/0，非法使用特权指令】
3.中断机制的基本原理
end.
1.3.3 系统调用
1.什么是系统调用
2.系统调用和库函数的区别
3.系统调用的必要性
操作系统内核对共享资源进行统一的管理,并向上提供”系统调用”,用户使用资源,只能向操作系统内核发出请求.==内核会对各个请求进行协调处理.==
4.系统调用(按功能分类)
5.