导图社区 1.操作系统概述
根据王道总结而来：为了实现多道程序并发执行而引入的一种技术；操作系统的发展过程大体上就是一个想法设法不断提高资源利用率的过程，而提高资源利用率就需要在程序并未使用某种资源时，把它对那种资源的占有权释放，而这一行为就需要通过中断实现
段页式管理是分段管理和分页管理的结合，集合了页式存储管理方式能有效提高内存利用率和段式存储管理方式能反映程序的逻辑结构并有利于段的共享两者的长处
即使有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，仍然让正在执行的进程继续执行，直到该进程终止或主动要求进入阻塞态，才会把处理机分配给更为重要或紧迫的进程
社区模板帮助中心，点此进入>>
英语词性
互联网9大思维
组织架构-单商户商城webAPP 思维导图。
法理
刑法总则
【华政插班生】文学常识-先秦
【华政插班生】文学常识-秦汉
文学常识：魏晋南北朝
【华政插班生】文学常识-隋唐五代
【华政插班生】文学常识-两宋
1.操作系统概述
操作系统的基本概念
概念
定义：是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，合理的组织、调度计算机的工作和资源的分配，进而为用户和其他软件提供方便接口与环境的程序集合
为上层用户、应用程序提供简单易用的服务
操作系统是计算机系统中最基本的系统软件
特征
并发
指计算机系统中同时存在多个运行的程序，因此它具有处理和调度多个程序同时执行的能力
共享
定义：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
分类
互斥分享方式
当进程A访问某个资源时，必须先提出请求，若此时该资源空闲，则系统便将其分配给进程A使用，此后有其他进程也要访问该资源时（只要A未用完）就必须等待。仅当进程A访问完并释放该资源后，才允许另一进程对该资源进行访问
同时访问方式
系统中的某类资源允许在一短时间内由多个进程 在宏观上“同时”访问
操作系统的两个最基本的特征
虚拟
定义：把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物
种类
虚拟处理器技术
通过多道程序设计技术，采用让多道程序并发执行的方法，来分时使用一个处理器
虚拟存储器技术
将一台机器的物理存储器变为虚拟存储器，以便从逻辑上扩充存储器的容量
虚拟设备技术
将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备，并允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备，使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备（即临界资源）变为在一短时间内允许多个用户同时访问的共享设备
异步
多道程序环境允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行并不是一贯到底的，而是走走停停的。它以不可预知的速度向前推进
目标和功能
操作系统作为计算机系统资源的管理者
处理机管理
在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程（或线程）为基本单位，因而对处理机的管理可以归结为对进程的管理
存储器管理
为了给多道程序的运行提供良好的环境
文件管理
计算机中的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统
设备管理
主要任务是完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率
操作系统作为用户和计算机硬件系统之间的接口
目标：为了让用户方便、快捷、可靠地操纵计算机硬件并运行自己的程序
命令接口
联机命令接口
又称交互式命令接口，每次输入一条命令、执行一条命令，强调交互性
脱机命令接口
又称批处理命令接口，适用于批处理系统，由一组作业控制命令组成，一次性全部执行完
程序接口
由一组系统调用（广义指令）组成
GUI（图形用户界面）
调用出程序接口实现
操作系统用作扩充机器
扩充机器
计算机系统的发展和分类
手工操作阶段
缺点：人机速度矛盾
批处理阶段
单道批处理系统（引入脱机输入输出技术）
优点：缓解人机速度矛盾
缺点：资源利用率依然很低
多道批处理系统（操作系统开始出现）
优点：多道程序并发执行，资源利用率高
缺点：不提供人机交互功能
分时操作系统
优点：提供人机交互功能
缺点：不能优先处理紧急任务
实时操作系统
硬实时系统
必须在严格的规定时间内完成
软实时系统
能接受偶尔违反时间规定
网络操作系统和分布式计算机系统
个人计算机操作系统
操作系统的运行环境
操作系统的运行机制
两种指令
特权指令
指计算机中不允许用户直接使用的指令
非特权指令
两种处理器状态
核心态
CPU处于核心态可以执行特权指令
用户态
CPU处于用户态只能执行非特权指令
两种程序
内核程序
是应用程序的管理者，需要执行一些特权指令
应用程序
操作系统内核
定义
是计算机上配置的底层软件，时操作系统最基本、最核心的部分，实现操作系统内核功能的程序就是内核程序
包含的内容
时钟管理
实现计时功能
中断机制
负责实现中断机制
原语
特点
处于操作系统的最底层，最接近硬件部分
这些程序的运行具有原子性，其操作只能一气呵成（主要从系统安全性和便于管理考虑）
这些程序的运行时间都较短，而且调用频繁
与硬件关联较紧密的模块
系统控制的数据结构及处理
进程管理
有些操作系统不将这部分功能归为“内核功能”
中断和异常的概念
中断机制的诞生
为了实现多道程序并发执行而引入的一种技术；操作系统的发展过程大体上就是一个想法设法不断提高资源利用率的过程，而提高资源利用率就需要在程序并未使用某种资源时，把它对那种资源的占有权释放，而这一行为就需要通过中断实现
中断的概念和作用
发生中断，就意味着需要操作系统介入开展管理工作，CPU会立即进入核心态
“中断”是CPU从用户态进入核心态的唯一途径
中断的分类
内中断（也称异常、例外、陷入）
来源于CPU内部，与当前执行的指令有关
自愿中断：指令中断
如系统调用时使用的访管指令（又称陷入指令、trap指令）
强迫中断
硬件故障
如：缺页
软件中断
如：整数除0
根据“中断信号是来自CPU内部还是外部”判断是内中断还是外中断
外中断（中断）
来源于CPU外部，与当前执行的指令无关
外设请求
如：I/O操作完成发出的中断信号
人工干预
如：用户强行终止一个进程
补充：内中断的另一种分类方式
陷入、陷阱（trap）
有意而为之的异常，如系统调用
故障（fault）
由错误条件引起的，可能被故障处理程序修复，如缺页
终止（abort）
不可恢复的致命错误造成的结果，终止处理程序不再将控制返回给引发终止的应用程序，如整数除0
中断处理（外中断）的过程
详细过程参考计算机组成原理
每条指令结束后，CPU检查是否有外部中断信号，若有外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境，根据中断信号类型转入相应的中断处理程序，恢复进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续往下执行
中断优先级排队：按照预设的响应顺序
系统调用
操作系统提供给应用程序使用的接口
应用程序通过系统调用来请求获得操作系统的服务
系统调用会使处理器从用户态进入核心态
按功能分类
完成设备的 请求/释放/启动 等功能
完成文件的 读/写/创建/删除 等功能
进程控制
凡是与资源相关的操作、会直接影响到其他进程的操作，一定需要操作系统的介入，即需要通过系统调用来实现
完成进程的 创建/撤销/阻塞/唤醒 等功能
进程通信
完成进程之间的 消息传递/信号传递 等功能
内存管理
完成内存的 分配/回收 等功能
系统调用和库函数的区别
系统调用是操作系统向上层提供的接口
不同os提供的接口不一定
有的库函数是对系统调用的进一步封装
当今编写的应用程序大多是通过高级语言提供的库函数间接地进行系统调用
系统调用的背后
1.传递系统调用参数
2.执行陷入指令
系统调用发生在用户态，对系统调用的处理发生在核心态。执行陷入指令会产生内中断，使处理器从用户态进入核心态
3.执行系统调用相应服务程序
4.返回用户程序
操作系统的体系结构
大内核
定义：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
定义：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：内核功能需要频繁的被调用，所以要在核心态和用户态之间频繁地切换，性能低
