文章目录

• 操作系统简介
• • 操作系统的概念
  • 操作系统的功能和目标
  • • 作为系统资源(硬件, 软件, 文件)管理者
    • 作为用户和计算机硬件之间的接口
    • 作为最接近硬件的层次
  • 总结
• 操作系统的四个特征
• • 并发
  • 共享
  • 虚拟
  • 异步
  • 总结
• OS发展阶段
• • 手工操作阶段
  • 单道批处理系统
  • 多道批处理系统
  • • 为何多道批处理系统能使资源利用率大幅提升
  • 分时操作系统
  • 实时操作系统
  • 总结
• 操作系统的运行机制和体系结构
• • 什么是指令
  • 指令的安全性
  • 处理器的状态
  • 程序分类
  • 内核
  • 总结
• 中断和异常
• • 中断机制的诞生
  • 中断的概念和作用
  • 中断的分类
  • 外中断的处理过程
  • 总结

操作系统简介

操作系统的概念

• 用户也是可以直接和操作系统交互的
• 操作系统的作用
  • 从中间往两边 : 负责管理协调硬件, 软件等计算机资源的工作
  • 对上(应用程序, 用户) : 为上层应用程序和用户提供易用的服务
  • 对下 : 操作系统是最接近硬件的系统软件, 而不是硬件
    

    作为系统资源(硬件, 软件, 文件)管理者

    
    • 三种类型的接口
      • 命令接口 (用户直接使用命令让操作系统操作计算机资源)
        • 联机命令接口 : 说一句做一句(单个命令)
        • 脱机命令接口 : 说一堆做一堆(多个命令批处理)
      • 程序接口 (用户通过程序间接让操作系统操作计算机资源, 由一组系统调用组成, 这些系统调用都可以完成某些功能, 用户不用关心底层的实现)
      • GUI接口 : 图新用户界面, 不需要记忆复杂命令, 直接通过图新直观执行各种功能.

    作为最接近硬件的层次

    • 实现对硬件机器的扩展, 将裸机改造成为功能更强, 使用更方便的机器. 用户可以直接使用这些功能, 而无需关注底层的复杂实现

    总结

    
    • 并发和共享互为存在条件
      • 如果没有并发性, 那么操作系统中同一时间间隔只能有一个运行这的进程, 也就不存在和别人共享资源
      • 如果没有共享, 操作系统的资源只能被一个进程使用, 也就只有一个进程能够执行, 也就没有了并发性.

    并发

    • 并发 : 两个或多个事件同一时间间隔(微观)内发生, 宏观上同时, 微观上交替发生

    • 并行 : 两个或多个时间同一时刻发生(微观)

    • 操作系统的并发性 : 操作系统中同时(宏观)存在多个运行着的程序.

      • 微信, qq, 浏览器, 音乐…
      • 一个单核cpu同一时刻只能执行一个程序, 因此操作系统会负责协调多个程序交替执行
      • 操作系统和程序并发是一起诞生的

    共享

    • 共享 : 资源共享, 操作系统的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
      • 互斥共享 : 一个时间段内只允许一个进程访问该资源
        • 摄像头, QQ和微信同一时间段内只能一个使用
      • 同时共享 : 一个时间段内多个进程“同时”访问该资源
        • QQ和微信同时传输文件

    虚拟

    • 虚拟 : 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 : 真实存在; 逻辑上的对应物 : 用户感受到的存在

    • 一个程序只有放入内存中, 并且为他分配CPU才能运行

      • 一个内存只有4GB的电脑同时运行着多个应用程序, 然用户感觉内存远不止4GB
        • 空分复用技术
      • 单核CPU同时运行着多个程序, 然用户感觉同时有多个CPU为自己服务
        • 时分复用技术 : 把一个大的时间段分成若干个小的时间片, 微观上处理机在各个微小时间片中交替执行各个进程
          
          • 各阶段的主要优点 就是 解决了上一阶段的主要缺点

          手工操作阶段

          
          • 引入脱机输入/输出技术 (一次输入输出多个任务)(用磁带完成), 并使用监督程序(操作系统的雏形)负责控制作业的输入输出
          • 优点
            • 缓解了一定程度的人机速度矛盾
            • 资源利用率有所提升
          • 缺点
            • , 只有该程序执行完毕了才能执行下一道, CPU有. 资源利用率依然很低

          多道批处理系统

          
          

          • 操作系统以时间片为单位, 各个用户通过终端与计算机进行交互

          • 主要优点

            • 用户请求可以被及时相应,
            • 允许多个用户同时使用一台计算机, 并且用户对计算机系统相互独立, 感受不到别人的存在.

          • 主要缺点 : , 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

          实时操作系统

          

          操作系统的运行机制和体系结构

          
          
          

          中断和异常

          
        • 系统调用 : 用户程序调用内核程序, 执行特权指令的方法
          

          总结

          

          来源：三三三三三三外

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