2011寒假-操作系统学习笔记

第一课 引论

1.1操作系统类型

l 批处理操作系统

l 分时操作系统

l 实时操作系统

1.2 操作系统的功能

从资源管理的观点来看

l 处理器管理

l 存储管理

l 文件管理

l 设备管理

第二课 计算机系统结构简介

1.1 层次结构

操作人员

应用软件

特定领域中的某种需要而编写的专用程序

支撑软件

可支持其他软件的开发和维护的软件

系统软件

操作系统:实现资源的管理和控制程序的执行,编译系统:把源代码翻译成计算机可执行的由机器语言指令表示的目标程序

计算机硬件

CPU,存储器,输入输出

1.2系统工作框架

1.3硬件环境

1.3.1cpu与外设的并行工作

1.3.2存储体系

1.寄存器

l 通用寄存器

l 指令寄存器

l 控制寄存器

l 程序状态字寄存器

l 中断字寄存器

l 基址寄存器

l 限长寄存器

2.主存储器

3.高速缓冲存储器

4.辅助存储器

1.3.3保护措施

1.特权指令

2.管态和目态

3.存储保护

中央处理器在目态下执行程序时,对每一个访问主存空间的地址都要进行核查.若关系式成立

基址寄存器的值 <= 访问地址 <= 基址寄存器的值 + 限长寄存器的值

则允许访问,否则不允许访问

1.4 设计目标

1.正确性

2.高效性

3.维护性

4.移植性

1.5操作系统的层次结构

文件管理

设备管理

存储管理

处理器管理

硬件

1.6 系统调用

1.文件操作类

2.资源申请类

3.控制类

4.信息维护类

第三课:处理器管理

3.1 多道程序设计

3.1.1 什么是多道程序设计

1.存储保护

2.程序浮动

3.资源分配和调度

3.1.2 为什么要采用多到程序设计

1.程序的顺序执行

2.程序的并行执行

3.多道并行执行

3.2进程的概述

3.2.1进程的定义

3.2.2 为什么引入进程

1.提高资源的利用率

2.正确描述程序的执行情况

3.2.3进程的属性

1.进程的动态性

2.多个不同的进程可以包含相同的程序

3.进程可以并发执行

4.进程有三种基本状态

进程的状态转换

3.3进程队列

3.3.1进程控制块(PCB)

1.标识信息

2.说明信息

3.现场信息

4.管理信息

标识信息

进程名

说明信息

进程状态

等待原因

进程程序存放位置

进程数据存放位置

现场信息

通用寄存器内容

控制寄存器内容

程序状态字寄存器内容

管理信息

进程优先级

队列指针

3.3.2进程的创建和撤销

1.进程的创建

2.进程的撤销

(1)创建原语

(2)撤销原语

(3)阻塞原语

(4)唤醒原语

3.3.3进程队列的链接

1.队首进程出队

2.非队首(或队尾)进程出队

3.队尾进程出队

UNIX进程状态

3.5.1中断技术

1.强迫性中断技术

(1)硬件故障中断

(2)程序性中断

(3)外部中断时间

(4)输入/输出中断事件

2.自愿性中断事件

中断响应

1.中断字寄存器

2.程序状态字(PSW)和程序状态字寄存器

(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

当设置为管态时,程序执行时可使用包括特权指令在内的一切指令.当设置为目态时,程序执行时不可使用特权指令.

等待/计算

置为计算状态时,处理器按指令地址顺序执行指令;置为等待状态时,处理器不执行任何指令

(2)中断码

(3)中断屏蔽位

3.中断响应

(1)存放在程序状态字寄存器中的PSW是当前正在占用处理器的进程PSW,称为当前PSW.

(2)出现中断事件后,要由操作系统的中断处理程序占用处理器,让中断处理程序处理出现的中断事件.我们把中断处理程序的PSW称为新PSW.新PSW中存放着中断处理程序的入口地址.

(3)中断处理程序在占用处理器前,必须把被中断进程的PSW保护好,以便该进程在适当的时候按被中断时的情况继续执行.我们把保护好的被中断进程的PSW称为旧PSW.

交换PSW

旧PSW

新PSW

硬件故障事件

硬件故障事件

程序性事件

当前PSW

程序性事件

外部事件

外部事件

输入/输出事件

输入/输出事件

访管中断事件

访管中断事件

3.5.3 中断事件的处理

1.保护被中断进程的现场信息

2.分析中断的原因

3.处理发生的中断事件

(1)硬件故障中断事件的处理

(2)程序性中断事件的处理

(3)外部中断事件的处理

(4)输入/输出中断事件的处理

(5)自愿中断事件的处理

3.5.4中断优先级和中断屏蔽

优先级

硬件故障中断

高

自愿中断

程序性中断

外部中断

输入/输出中断

低