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思维导图:
1.1.1 操作系统的概念、功能和目标
定义:控制和管理计算机系统的软硬件资源,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
作为系统资源的管理者、用户与计算机硬件之间的接口、最接近硬件的层次,分别的功能是什么?
①作为系统资源管理者
通过王道给的例子qq进程来记忆:
②作为用户与计算机硬件的接口
③作为最接近硬件的层次
功能和目标:实现对硬件机器的扩展
1.1.2 操作系统的特征
并发
共享
虚拟:
把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物
(ps:这是虚拟技术中的“时分复用技术”,微观上处理机在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务。)
虚拟技术:
·时分复用技术(虚拟处理机)
·空分复用技术(虚拟存储器技术)
没有并发性也就谈不上虚拟性
异步性
1.异步性是指,在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,但是由于资源有限,进程的执行并不是一贯到底的,而是走走停停,以不可预知的速度向前推进,这就是进程的异步性
2.只有系统拥有并发性,才可能拥有异步性
并发和共享互为存在条件
没有并发和共享,就不存在虚拟和异步(这就是为啥并发和共享是操作系统两个最基本的特征)
1.1.3 操作系统的发展与分类
1.1.4 操作系统的运行机制与体系结构
1.两种指令、两种处理机状态、两种程序
两种处理机状态
用程序状态字寄存器(PSW)的某个标志位来标识当前的处理器属于什么状态。如0为用户态,1为核心态)
内核程序:核心态
应用程序:用户态
2.操作系统内核
内核的运行都是在核心态!!
(微内核可能不包括进程管理、存储器管理等)
1.1.5 中断和异常
中断机制——实现了多道程序并发执行
本质:发生中断就意味着需要操作系统介入,开展管理工作
流程:某作业执行一个时间片——计时部件向CPU发送一个中断信号,CPU将用户态切换为核心态,对中断进行处理——将控制权交给内核,操作系统内核对中断信号作出处理——进程1的时间片用完了,开始执行进程2——操作系统将CPU的执行权交还给进程,进程2在用户态下执行——进程2发出系统调用(内中断信号),请求输出,CPU切换为核心态,对中断进行处理——操作系统按进程2的请求,让打印机开始工作,暂停进程2等待I/O,让进程3开始工作——I/O完成,打印机向操作系统发送中断信号,切换为核心态,进行处理;让进程2恢复运行,交付用户态.......
中断可以让计算机系统从用户态切换为核心态(唯一途径!)
加一个外部中断的例子:打印机发出的I/O中断
来自CPU内部/外部!!
考法:可能给你举个例子判断是内中断还是外中断
注意红框!考点!
1.1.6 系统调用
系统调用使用户态进入核心态
1.应用程序通过系统调用请求操作系统的服务,保证系统的稳定性和安全性
2.系统调用和库函数的区别
系统调用多封装在内核里,所以是处于核心态
封装后方便用户使用
例:不涉及系统调用的库函数:取绝对值
涉及的:创建一个新文件
3.系统调用背后的过程
注意:1.陷入指令是在用户态下执行的,执行陷入指令后立即引发一个内中断,从而CPU进入核心态
2.发出系统调用请求是在用户态,而对系统调用的相应处理是在核心态下进行
3.陷入指令是唯一一个只能在用户态执行,而不可在核心态执行的指令
注意:如何判断系统调用