一、 操作系统 ☞ 操作系统概述

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1、操作系统(Operating System): 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。

2、操作系统的特征:并发、共享(最基本的两个特征)、虚拟、异步

3、操作系统的功能:

    处理机管理:以进程为基本单位)进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度

    存储器管理、文件管理、设备管理

    向用户提供接口:

     (作为用户与计算机硬件系统之间的接口)程序接口

       命令接口:联机命令接口、脱机命令接口

       程序接口:由一组系统调用命令组成

   当下最流行的是图形用户界面(GUI)即图形接口,是通过调用程序接口实现的,严格的说并不属于操作系统的一部分,但是其调用的系统调用命令是属于操作系统的一部分。

用来扩充机器:把覆盖了软件的机器称为扩充机器·,又称为虚拟机(装上了软件的操作系统)

4、操作系统的发展:

(1)从手工操作阶段(无操作系统)到批处理阶段(操作系统开始出现)

    批处理阶段:单道批处理系统、

    多道批处理系统,多道程序设计的特点:多道、宏观上并行、微观上串行

(2)从分时操作系统(实现人机交互的系统)到实时操作系统

    分时系统系统最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互,即当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令。

    实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性。

(3)再到网络操作系统、到分布式计算机系统

    网络操作系统是将计算机网络中的各台计算机有机地结合起来,实现各个计算机之间的互相传送数据,最主要的特点是:网络中的各种资源共享以及各台计算机之间的通信。

    分布式计算机系统是由多台计算机组成,系统中任意两台计算机通过通信方式交换信息,每一台计算机都具有同等的地位,系统中的任意若干台计算机都可以构成一个子系统,。

    但分布式计算机本质上是:若干台计算机相互协同完成同一任务。

5、操作系统的运行机制:引入核心态和用户态

    通常CPU执行两种程序,操作系统内核程序、用户自编程序(或系统外的应用程序)。前者是后者的管理者。有时候会出于安全问题禁止后者的程序运行。

6、大多数操作系统内核包括:

    时钟管理:(计时,还可利用时钟中断实现进程切换,如Java的sleep()方法 )、

    中断机制:(转移控制权到相关的处理程序,负责保护和恢复中断现场)、

    原语:(底层可被调用的公用小程序)、

    系统控制的数据结构及处理:(为了一些常规管理而事先定义好的基本操作)

    所以,核心态主要包括:系统调用类指令、一些针对时钟、中断和原语的指令

7、中断:可以实现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

    只有进入中断/异常,用户程序才可以使用核心态的功能。所以到底中断是什么?

    中断也称外中断,一般是当前程序已经执行完毕的一种信号,希望执行下一个程序

    异常也称内中断,主要是一些程序等等的故障,导致当前的程序也无法正常完成

8、操作系统的运行环境:

    用户进程执行->中断、进入核心态(运行中依赖底层管理程序)->回到用户态(需要调用一种特权命令)

9、微内核:

    将内核中的最基本的功能保留在内核,而将那些不需要在核心态执行的功能移到用户态执行,从而降低了内核的设计复杂性。一般来说,内核的服务越少,内核越稳定。

 

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