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操作系统
操作系统基本概念
计算机系统的层次结构

操作系统是系统资源的管理者
提供功能
处理机管理
存储器管理（tip:执行一个程序前需要将该程序放到内存中，才能被cpu处理）
文件管理
设备管理
目标
安全高效
提供给用户和其他软件方便的接口和环境（向上提供方便易用的服务）
硬件只听得懂二进制指令，如：010101010111
封装思想
命令接口
直接给用户使用的
GUI图形化用户接口
联机命令接口=交互式命令接口
脱机命令接口=批处理命令接口
给软件/程序员使用的
程序接口（系统调用是应用程序请求操作系统服务的唯一方式）
操作系统是最接近硬件的一种软件
实现对硬件机器的拓展
操作系统的四大特征
并发
指两个或者多个事件在同一个时间间隔内发生。这些事件在宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
易混：并行：指两个事件在同一时刻发生
共享
共享：即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
互斥共享：
同时共享：
虚拟
指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，逻辑上是对应物是用户感受到的。
时分复用：
因为这6个应用实际上采用了虚拟技术中的时分复用，宏观上时同时运行的，微观上处理机在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务。 
空分复用技术：
虚拟存储器技术 
异步
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进。
OS的发展与分类
手工操作阶段
缺点：用户独占全机，人机速度矛盾导致资源利用率极低
计算机计算极快，但是人工速度慢，期间cpu极大的时间处于空闲状态，而计算机造价高，造成了极大的资源浪费。 
单道批处理系统
引入脱机输入/输出技术，并由监督程序负责控制作业的输入输出
优缺点：
多道批处理系统
优点：
缺点：
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，各个用户课通过终端与计算机进行交互
优缺点
实时操作系统
硬实时系统
软实时系统
操作系统的运行机制
 
预备知识：
程序是如何运行的
程序运行的过程其实就是cpu执行一条一条的机器指令的过程
指令
两种程序
应用程序
普通程序员写的程序
内核程序
内核是操作系统中最核心，最必不可少的 
特权指令 vs 非特权指令
应用程序只能使用非特权指令，如：加法指令，减法指令等
操作系统内核作为管理者，有时让cpu执行一些特权指令，如：内存清零指令。这些指令影响重大，只允许“管理者”--即操作系统内核来使用
内核态 vs 用户态
如何实现cpu状态的切换
内核态---->>用户态：执行了一条特权指令---修改PSW的标志位为"用户态"，这个动作意味着操作系统将主动让出CPU使用权 用户态---->>内核态：由中断引发，硬件自动完成变态过程，触发中断信号意味着操作系统将强行夺回cpu的使用权
中断和异常
中断的作用
中断类型
内中断（一般称为异常，例外）
与当前执行的指令有关，中断信号来源与CPU内部
例子
试图在用户态执行特权指令（黑客入侵）
执行除法指令时发现除数为零
陷入指令
陷入指令不是特权指令 
外中断
与当前执行的指令无关，中断信号来源于cpu外部
例子：
时钟中断--由时钟部件发来的中断信号
I/O中断--由输入输出设备发来的
中断机制的基本原理
系统调用
什么是系统调用，有何作用
系统调用与库函数的区别
为什么系统调用是必须的？
只有一台打印机，需要系统调用协调处理 
什么功能要用到系统调用?
系统调用的过程
