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【操作系统-chapter1】操作系统概述

2020/8/11 20:57:37 文章标签:

文章目录

  • 1. 操作系统的基本概念
    • 1.1 操作系统的概念
      • 1.1.1 操作系统的概念(定义)
      • 1.1.2 操作系统的目标与功能
      • 1.1.3 小结
    • 1.2 操作系统的特征
    • 1.3 OS的发展与分类
  • 2. 操作系统的运行环境
    • 2.1 操作系统的运行机制
    • 2.2 中断与异常
      • 2.2.1 中断的作用与分类
      • 2.2.2 中断机制的基本原理
      • 2.2.3 小结
  • 3. 操作系统的体系结构

1. 操作系统的基本概念

1.1 操作系统的概念

1.1.1 操作系统的概念(定义)

操作系统:

  1. (管理者)控制和管理整个计算机的软件和硬件资源,使其高效协调的工作。
  2. (服务者)提供给用户和其他软件方便的接口和环境。
  3. (系统软件)它是计算机系统中最基本的系统软件。

1.1.2 操作系统的目标与功能

做为管理者提供的功能及其目标:
在这里插入图片描述

作为服务者:
在这里插入图片描述

1.1.3 小结

在这里插入图片描述

1.2 操作系统的特征

在这里插入图片描述

* 操作系统的特征
	1. 并发性:计算机系统中运行这多个程序,这些程序宏观上看是同时运算的,但是微观上是交替运行的。
		* 区别并发与并行
			1. 并发:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
			2. 并行:指两个或多个事件在同一时刻同时发生。
		* 区别单核与多核
			1. 单核CPU同一时间只能执行一个程序,多个程序只能并发执行
			2. 多核CPU同一时间可以执行多个程序,多个程序可以并行执行
	2. 共享性:系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用。
		* 分类:
			1. 互斥共享:同一时间间隔内只允许一个进程访问资源
			2. 同时共享:多个进程可以并发或者并行的访问资源。
	3. 虚拟性:把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。
		* 分类:
			* 空分复用技术(如虚拟存储器技术,一个4G内存能运行多个4G程序)
			* 时分复用技术(虚拟处理器技术,单核CPU能够处理多个程序)
	4. 异步性:多道程序设计环境下,允许多个程序并发的进行,但是由于资源有限,进程的执行不是一贯到底的,而是走走停停,以不可预知的速度向前推进。

注意:共享性、虚拟性、异步性都是由并发性导致的。而并发性是为了解决资源有限的一种方案,这一切的一切都是由于资源有限导致的。

1.3 OS的发展与分类

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2. 操作系统的运行环境

2.1 操作系统的运行机制

在这里插入图片描述

注意:

  1. 我们平时写的程序就是应用程序;负责实现操作系统的程序是内核程序,而这些程序构成了“操作系统内核”,简称“内核”。“内核”是操作系统最核心最重要,最贴近硬件的部分。
  2. 应用程序只能使用非特权指令,内核程序可以使用特权指令。如果应用程序使用了特权指令,最造成中断,使得操作系统变内核态。 注意:CPU设计和生产的时候就划分了特权指令和非特权指令,即CPU能直接区分特权指令和非特权指令。
  3. CPU怎么区分正在运行的程序是内核程序还是应用程序? CPU有内核态和用户态两种,用状态来区分。 CPU中有一个寄存器叫程序状态字(PSW),其中有一个二进制位来表示CPU是内核态还是用户态。
  4. 用户态和内核态的切换 在这里插入图片描述

2.2 中断与异常

2.2.1 中断的作用与分类

1. 中断的作用:使CPU由用户态变为内核态,使操作系统重新夺回对CPU的控制权。

2. 中断的分类:
	1. 内中断(异常):与当前执行的指令有关,中断信号来自于CPU内部【通常由非法指令或者陷入指令导致】
	2. 外中断(中断):与当前执行的指令无关,中断信号来自于CPU外部,比如时钟中断,每50ms给CPU一个中断,让CPU转为内核态去处理一些事情
	* 注意:
		1. 广义的中断指内中断和外中断,侠义的中断只是指外中断,如果没有指明是什么中断,则默认是侠义上的中断。
		2. 每一条指令执行结束后,CPU都会例行检测是否有外中断信号。

在这里插入图片描述

2.2.2 中断机制的基本原理

在这里插入图片描述

2.2.3 小结

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3. 操作系统的体系结构

在这里插入图片描述
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注意:变态的过程是有成本的,要消耗不少时间。
在这里插入图片描述


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