操作系统概述

这是一篇关于操作系统概述的思维导图，包含操作系统的运行机制：内核(Kernel)是由操作系统最重要最核心的部分、由很多核心程序组成操作系统内核等。

操作系统概述

• 中断和异常
  • 中断的作用
    • 让操作系统内核强行夺回CPU的控制权
    • 使CPU从用户态变成内核态
  • 中断的分类
    • 内中断(异常，例外)
      • 陷入
      • 故障
      • 终止
    • 外中断(中断)
      • 时钟中断
      • I/O中断请求
  • 中断机制的基本实现原理
    • 检查中断信号
      • 内中断：CPU在执行指令时会检查是否有异常发生
      • 外中断：每个指令周期末尾，CPU都会检查是否有外中断信号需要处理
    • 找到相应的中断处理程序
      • 通过"中断向量表"实现
• 特征
  • 并发
  • 共享
    • 互斥共享方式
      • 摄像头
    • 同时共享方式
      • 硬盘
  • 虚拟
    • 空分复用技术
      • （虚拟存储技术）
    • 时分复用技术
      • 虚拟处理器技术
  • 异步
• 功能和目标
  • 资源的管理者
    • 处理机管理
    • 存储器管理
    • 文件管理
    • 设备管理
  • 为上层提供服务
    • 给普通用户用的
      • GUI用户图形界面
      • 命令接口
        • 联机命令接口
        • 脱机命令接口
  • 给软件/程序员用的
    • 程序接口
      • 即系统调用
  • 对硬件机器的拓展
    • 扩充机器
• 概念(定义)
  • 负责管理协调硬件，软件等计算机资源的工作
  • 为上层用户，应用程序提供简单易用的服务
  • 是一种系统软件
• 操作系统的体系结构
  • 大内核
    • 将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态
    • 优点：高性能
    • 缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
  • 微内核
    • 只把最基本的功能保留在内核
    • 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
    • 缺点：需要频繁地在核心态和用户态之间切换，性能低
• 操作系统的运行机制
  • 内核
    • 内核(Kernel)是由操作系统最重要最核心的部分
    • 由很多核心程序组成操作系统内核
  • 如何变态：
    • 内核态->用户态
      • 一条修改PSW的特权指令
    • 用户态->内核态
      • 由中断引起，硬件自动完成
  • 两类程序
    • 内核程序
    • 应用程序
  • 两类指令
    • 特权指令
    • 非特权指令
  • 两种处理器状态
    • 内核态/核心态/管态
    • 用户态/目态
  • 简单了解程序的运行管理
    • 高级语言编写代码->机器指令
    • 程序运行的过程就是CPU执行指令的过程
• 系统调用
  • 什么是系统调用？
    • 操作系统对应用程序/程序员提供的接口
  • 系统调用与库函数的区别
    • 有的库函数是对系统调用的进一步封装
    • 有的库函数没有使用系统调用
  • 为什么系统调用是必须的
    • Word和WPS同时打印
  • 什么功能要用系统调用实现
    • 1. 设备管理
    • 2. 文件管理
    • 3. 进程控制
    • 4. 进程通信
    • 5. 内存管理
  • 系统调用的过程
    • 1. 传参
    • 2. 陷入指令/Trap/访管
    • 3. 由操作系统内核程序处理系统调用请求
    • 4. 返回应用程序