《操作系统概论》第一章引论读书笔记

计算机系统分为硬件和软件。

硬件主要由：CPU、存储器、输入输出控制系统、各种输入输出设备组成。

软件主要分为：系统软件、支撑软件、以及应用软件。

 

操作系统定义：一般认为，操作系统是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。

操作系统的作用：

1. 管理计算机系统的资源。
2. 为用户提供方便的使用接口。
3. 具有扩充硬件的功能。

操作系统的功能：

从资源管理的观点看，操作系统的功能可以分为：处理器管理、存储管理、文件管理和设备管理。

处理器管理的主要工作是进行处理器的分配调度。

存储管理是对主存储器进行管理。

文件管理面向用户实现按名存取，支持对文件的存储、检索以及解决文件的共享、保护和保密等问题。

设备管理负责管理各类外围设备，包括分配、启动和故障处理等。

 

三种基本类型的操作系统：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。

 

操作系统的发展：

微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、当前流行的操作系统（windows\unix\linux）。

早期的微型计算机上运行的操作系统每次只允许一个用户使用计算机，被称为单用户微机操作系统，如CP/M,MS-DOS等。

把为计算机网络配置的操作系统称为网络操作系统。

为分布式计算机系统配置的操作系统称为分布式操作系统。主要特点：统一性、透明性。

计算机硬件不再以物理上独立的装置形式出现，而是大部分或全部都隐藏和嵌入到各种应用系统中，这样的操作系统称为嵌入式系统。主要特点：微型化、实时性。

 

处理器的工作状态：

为了保证计算机系统能正常可靠的工作，cpu执行的指令分为两类：特权指令和非特权指令。把不允许用户程序中直接使用的指令称为特权指令（如IO指令、设置时钟、设置控制存储器等），其余的为非特权指令。

为了避免用户程序中错误的使用特权指令，计算机硬件结构中的中央处理器具有两种工作状态：目态和管态。当中央处理器处于目态时，不允许执行特权指令；当中央处理器处于管态时，可执行包括特权指令在内的所有指令。

cpu是通过程序状态字来确定当前是应按目态还是管态来执行命令和保证交替的为各个程序时不错差错的。

程序状态字（psw）是用来控制指令执行顺利并保留和指示与程序有关的系统状态。一般来说，程序状态字包含如下三部分：

1. 程序基本状态。指令地址——指出下一条指令的存放地址；条件码——指出指令执行结果的特征；目态/管态——执行不同程序；等待/计算——设置为计算时，处理器按指定地址顺序执行指令。设置为等待时，处理器不执行任何指令。
2. 中断码。保存程序执行时当前发生的中断事件。
3. 中断屏蔽位。指出程序执行中发生中断事件时，要不要响应出现的中断事件。

在单处理器的计算机系统中，整个系统设置一个用来存放当前运行程序的PSW的寄存器，该寄存器称为程序状态字寄存器。

 

操作系统与用户的接口：

操作系统为用户提供了两种接口：一是程序员接口，用户通过“系统调用”使用操作系统功能；二是操作员接口，用户通过操作控制命令提出控制要求。

操作系统提供的子程序称为系统功能调用程序，简称系统调用。（例如：读文件子程序、写文件子程序，分配主存子程序等）

操作控制命令：表示作业执行步骤的手段。

 

问题：

为什么把“I/O指令”等定义为特权指令？

怎样限制用户程序中使用特权指令？

操作系统为什么要提供“系统调用”？