操作系统概述
操作系统的特征
- 并发性：宏观上看多个程序同时执行，微观上看多个程序轮流占用cpu交替运行
- 共享性：操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源， 资源共享即共享，系统中的资源可以
供内存中多个并发执行的进程共同使用 - 虚拟性：把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物，如spooling技术
- 异步：多道程序环境允许多个程序
并发执行，但由于资源有限，如cpu只有一个，进程的执行并不是一贯到底的，而是走走停停的，它以不可预知的速度向前推进。
操作系统部分分类
- 批处理系统：批处理系统，又名批处理操作系统。批处理是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预，由操作系统控制它们自动运行。这种采用批量处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。批处理操作系统分为单道批处理系统和多道批处理系统。批处理操作系统不具有交互性，它是为了提高CPU的利用率而提出的一种操作系统。
- 分时系统：将cpu的时间划分成若干个时间片，各程序轮流执行，为每个用户提供服务，就具有多路性、交互性、独占性、及时性的特点
- 实时操作系统：计算机能在规定时间内及时响应外部事件的请求，同时完成对该事件的处理，并能够从控制所有实时设备和实时任务协调一致的工作的操作系统。主要目标是：在严格时间范围内，对外部请求作出反应，系统具有高可靠性。
- 网络操作系统：基于计算机网络，把计算机网络中的各个计算机连接起来，其目标是相互通信及资源共享。通过网络操作系统，用户可以使用网络中其他计算机的资源，实现计算机间的信息交换，扩大计算机的应用范围。
- 分布式操作系统：将大量的计算机通过网络连接在一起，把系统中所有计算机构成一个逻辑上的计算机系统。可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享，充分利用各种资源，提高运算效率和可靠性。
操作系统运行机制
CPU组成
由运算器、控制器、寄存器、高速缓存组成
运算器：实现任何指令中的算数和逻辑运算
控制器：负责控制程序运行的流程，包括取指令、维护CPU状态、CPU与内存的交互等
寄存器：指令在CPU内部做处理的过程中暂存数据、地址以及指令信息的存储设备，在计算机的存储系统中它具有最快的访问速度
寄存器分为两类：
用户可见寄存器：编译器通过算法分配这些寄存器，最大程度减少程序运行时访问内存次数，如数据寄存器，地址寄存器。
控制和状态寄存器：用于控制处理器的操作，由具有特权指令的操作系统代码使用以控制其他程序执行，如（PSW)程序状态字，(PC)程序计数器，(IR)指令寄存器
高速缓存：处于CPU和物理内存之间，速度快于内存，低于寄存器，利用程序局部性原理是的高速指令处理和低速内存访问得以匹配，提高CPU处理速度
特权指令和非特权指令
特权指令：只能由操作系统使用的指令，一般用户不可使用。
非特权指令：所有人能使用的指令。
如果用户程序使用了特权指令将引起处理器状态的切换，这是处理器通过访管指令引发中断，将处理器状态切换到管态，执行特权指令。
处理器的运行状态 管态和目态
管态：操作系统管理程序运行的状态，具有较高的权限级别，可使用所有资源，具有改变处理器状态的能力，又称特权态、系统态。
目态：用户程序运行时的状态，既有较低的权限级别，又称普通态、用户态。
CPU状态的切换
目态到管态：通过中断或异常。中断响应时交换中断向量，新的中断向量中的PSW的CPU状态为标志位管态
管态到目态：修改PSW，实现状态切换
中断与异常
中断：CPU对异步事件的响应，是所有要打断处理器的正常的工作次序，并要求其去处理某一事件的常用手段。
异步事件是指无一定时序关系发生的随机事件。
异常（陷入）；当前CPU正在执行的程序引发的
中断处理过程
不考虑中断优先级与中断屏蔽
系统调用
概念
操作系统提供给编程人员的唯一接口，编程人员通过系统调获得操作系统服务
系统调用与一般调用运行在不同系统状态，系统调用执行完成后将引起进程分配
