操作系统概述
操作系统的概念(了解)
特征
并发:注意区别并发和并行
共享
互斥共享
分时共享
虚拟
虚拟处理器:并发和分时复用
虚拟存储器:空分复用
虚拟设备:SPOOLing
异步:进程已不可知的速度向前推进,但必须保证多次运行都获得相同的结果
功能
存储器管理
处理器管理
文件管理
设备管理
作为系统与用户之间的接口
服务
命令接口
联机命令接口:用于分时或者实时系统,通过终端输入命令进行交互
脱机命令接口:用于批处理系统
GUI
程序接口
发展
手工操作阶段
脱机输入输出“减少CPU等待时间,提高IO速度
批处理
单道批处理
内存中始终保持一道作业
特性
自动性:作业自动载入
顺序性:磁道上的作业顺序进入内存
单道性:内存中只有一道程序
多道批处理
内存中同时存放几道相互独立的程序,宏观上并行,微观上串行
优点:资源利用率高,吞吐量大,CPU始终处于繁忙状态
缺点:响应时间长,缺乏交互
分时操作系统
采用时间片轮转法
特性
同时性:多个终端同时使用一台计算机
交互性:实现了人机交互
独立性:多个用户之间彼此独立,互不干扰
及时性:用户请求及时响应
实时操作系统
严格的时间限制内处理完请求
特点
及时性
可靠性
网络与分布式系统
资源共享与计算机通信
分布性和并行性
运行环境
特权指令:是指计算机不允许用户直接使用的指令
内核
时钟管理:第一功能是计时,另外通过时钟中断的管理,可以实现进程的切换
中断机制
原语
处于操作系统的最底层,最接近硬件的部分
运行具有原子性
运行时间比较短,而且调用频繁
定义原语直接的方法是关闭中断
系统控制的数据结构及处理:比如作业控制模块、进程控制模块等
用户态核心态
核心态的指令包括系统调用、时钟中断和原语操作指令
用户态转向核心态的一些例子
系统调用
发生一次中断
用户程序中产生了一个错误状态
用户程序中企图执行一条特权指令
由核心态返回用户态也是特权指令
中断异常
中断或者异常发生的时候,用户态立刻进入到核心态,这是通过硬件实现的
中断也称为外中断,参考下一专栏中的计算机组成原理学习
异常也称为外中断:来自CPU内部,不能被屏蔽
系统调用:指用户在程序中调用操作系统所提供的的一些子功能,系统调用可以视为公共子程序
体系结构
无结构OS
模块化OS:易于维护设计
分层式OS:易于构造和调试
微内核
足够小的内核,采用CS结构,采用面向对象技术
优点
高可扩展
高可靠性
可移植性
融入面向对象技术
缺点:讲很多服务集中到用户态,服务间使用进程通信交换信息,影响系统效率