操作系统---操作系统引论
目录
1.1操作系统的概念、功能和目标
1.1.1操作系统的概念（定义）
1.1.2操作系统的功能和目标
1.2操作系统的特征
1.2.1并发
1.2.2共享
1.2.3虚拟
1.2.4异步
1.3 操作系统的发展与分类
1.3.1手工操作阶段
1.3.2批处理阶段
1.3.2.1批处理阶段--单道批处理系统
1.3.2.2批处理阶段--多道批处理系统
1.3.3分时操作系统
1.3.4实时操作系统
1.4操作系统的运行机构和体系结构
1.4.1两种指令、两种处理器状态、两种程序
1.4.2操作系统的内核
1.5中断和异常
1.5.1中断机制的诞生
1.5.2中断的分类
1.5.3外中断的处理过程
1.6系统调用
1.6.1什么是系统调用，有何作用？
1.6.2系统调用与库函数的区别
1.6.3系统调用背后的过程
1.1操作系统的概念、功能和目标
1.1.1操作系统的概念（定义）：
是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统中最基本的系统软件。（直观的例子：打开Windows操作系统的“任务管理器” 快捷键：Ctrl+Alt+Del)
1.1.2操作系统的功能和目标：
- 作为系统资源的管理者 （补充知识：进程是一个程序的执行过程。执行前需要讲该程序放到内存中，才能被CPU处理）
- 作为用户和计算机硬件之间的接口
- 命令接口：允许用户直接使用
- 程序接口：允许用户通过程序间接使用
- GUI：现代操作系统中最流行的图形用户接口
- 作为最接近硬件的层次
- 需要提供的功能和目标：实现对硬件机器的拓展
- 没有任何软件支持的计算机成为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器
- 通常把覆盖了软件的机器成为扩充机器，又称之为虚拟机
- 理解：
本节小结：
1.2操作系统的特征
1.2.1并发
并发：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时发生的，但微观上是交替发生的。
并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生（易混淆易考）
区分理解：
操作系统的并发性：指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序
一个单核处理机（CPU）同一时刻只能处理一个程序，因此操作系统会负责协调多个程序交替执行（这些程序在微观上是交替执行，但宏观上看起来就像同时执行）
事实上，操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的
（当今的计算机，一般都是多核CPU，比如Intel的第八代i3处理器是4核CPU，这意味着同一时刻可以有4个程序并行执行，但是操作系统的并发性必不可少。
1.2.2共享
共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个执行的进程共同使用
并发和共享的关系
并发性指计算机系统中同时存在在多个运行着的程序。
共享性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。
1.2.3虚拟
虚拟是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（前者）是实际存在的，而逻辑上对应物（后者）是用户感受到的。
虚拟技术分为：
- 空分复用技术（如虚拟存储器技术）
- 时分复用技术（如虚拟处理器）
理解：
1.2.4异步
异步是指，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，这就是进程的异步性。
理解： 
本节小结：
1.3 操作系统的发展与分类
1.3.1手工操作阶段
1.3.2批处理阶段
1.3.2.1批处理阶段--单道批处理系统
引入脱机输入/输出技术（用磁带完成），并监督程序（操作系统的雏形）负责控制作业的输入、输出
1.3.2.2批处理阶段--多道批处理系统
话说大家有没有思考这个问题呢？-- 为何多道批处理系统能使资源利用率大幅提升？
1.3.3分时操作系统
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，各个用户可通过终端与计算机进行交互
主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。
主要缺点：不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。
理解：
......以此类推，逐渐分配给每个用户50ms
1.3.4实时操作系统
主要优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需要时间片排队。
在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性
其他的几种操作系统（简单了解）：
本节小结：
1.4操作系统的运行机构和体系结构
知识框架：
1.4.1两种指令、两种处理器状态、两种程序
什么是指令？“指令”和我们平时所说的“代码”有什么区别？
简单来说，“指令”就是处理器（CPU）能识别、执行的基本命令
CPU如何判断当前是否可以执行特权指令？
本节小结：
1.4.2操作系统的内核
更深层分化
内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。
实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。
操作系统的体系结构：大内核和微内核
理解：
本节小结： 
1.5中断和异常
1.5.1中断机制的诞生
本质：发生中断就意味着需要操作系统介入，开发管理工作
中断的概念和作用：
- 当中断发生时，CPU立即进入核心态
- 当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理
- 对于不同的中断信号，会进行不同的处理
发生了中断，就意味着需要操作系统的介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作（
比如进程切换、分配I/O设备等）需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。中断可以使CPU从用户态切换为核心态，使操作系统获得计算机的控制权。有了中断，才能实现多道程序并发执行。
上一节，遗留问题：用户态、核心态之间的切换是怎么是实现的？
“用户态->核心态”是通过中断实现的。并且中断是唯一途径。
“核心态->用户态”的切换是通过执行一个特权指令,将程序状态字（PSW）的标志位设置为“用户态”
1.5.2中断的分类
分类A：
分类B：
1.5.3外中断的处理过程
本节小结：
1.6系统调用
1.6.1什么是系统调用，有何作用？
首先先来个知识点回顾：
/*问题：操作系统为什么要提供“系统调用”功能？
生活场景：你去学校打印店打印论文，当你按下“打印”之后，打印机开始工作。你的论文打印到一半时，另一位同学按下了“打印”按钮开始打印他自己的论文。最终，你的论文和该同学的论文页面并没有混杂在一起，都是按照顺序依次打印的。
思考：如果各个进程可以随意地使用打印机，会发生什么情况？
你的论文打印到一半时，另一位同学按下了“打印”按钮开始打印他自己的论文。结果，你的后半部分论文与该同学的页面混杂在一起了...
解决办法：操作系统提供“系统调用”功能，用户进程想要使用打印机这种共享资源，只能通过系统调用向操作系统发出请求。操作系统会对各个请求进行协调管理。*/
应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统统一掌管，因此在用户程序中，凡是与资源有关的操作（如存储分配、I/O操作、文件管理等），都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性，防止用户进行非法操作。 
1.6.2系统调用与库函数的区别
1.6.3系统调用背后的过程
本节小结：
以上是我观看王道考研-操作系统视频后所整理的笔记，并且这是我第一次写博客，瑕疵不少...
希望博客能督促自己，记录学习，记录生活