操作系统基本概念
操作系统的概念
操作系统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集合。它是计算机系统中最基本的系统软件。
操作系统的特征
- 并发：计算机系统中同时存在多个运行着的程序
- 共享：系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。有互斥共享和同时共享两种方式
- 虚拟：将一个物理实体变为多个逻辑对应物，如虚拟处理器、虚拟内存、虚拟IO设备
- 异步：进程的执行并不是一贯到底，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进
操作系统的目标和功能
- 操作系统作为计算机系统资源的管理者
- 处理器管理
- 存储器管理
- 文件管理
- 设备管理
操作系统作为用户与计算机硬件系统之间的接口
- 命令接口
- 联机命令接口
- 脱机命令接口
- 程序接口
- 命令接口
操作系统用做扩充设备：覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机
操作系统的运行环境
操作系统的运行机制
CPU执行两种不同的程序：一种是系统内部程序，另一种是用户程序或系统外层运用程序。操作系统具体划分为核心态和用户态用于实现这两种程序。
操作系统内核实现以下四方面内容：- 时钟管理
- 中断机制
- 原语
- 系统控制的数据结构及处理
中断和异常的概念
通过中断或异常处理，CPU从用户态进入和心态。
中断：指来自CPU执行指令以外的事件发生，如IO中断、时钟中断
异常：源自CPU执行指令内部的事件：如地址越界、算法溢出等。
中断发生在进程之间、异常发生在进程内部。
系统调用
系统调用是用户在程序执行过程中调用操作系统所提供的一些子功能，系统调用运行在核心态。
特权指令运行在核心态，访管指令运行在用户态，访管指令用于从用户态切换到核心态。
操作系统体系结构
- 大内核：操作系统的主要功能模块都作为一个紧密联系的整体云心在核心态
- 微内核：将内核中的最基本功能保留在内核，将不需要在核心态执行的功能移动到用户态，微内核需要频繁的在核心态和用户态间切换，所有系统开销比较大。
疑难点
1 | 并发与并行 |