计算机操作系统——操作系统的概念

java小豪
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这是我参与「掘金日新计划 · 2 月更文挑战」的第 十 五 天

1、操作系统的概念、功能和目标

1、操作系统的概念

==操作系统==是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境

2、操作系统的功能和目标

2.1、作为系统资源的管理者

  • 提供的功能

    • 处理机管理
    • 存储器管理
    • 文件管理
    • 设备管理

  • 目标：安全、高效

2.2、作为用户和计算机硬件之间的接口

  • 提供的功能：

    • 命令接口：允许用户直接使用：用户说一句系统说一句

      • 1.联机命令接口
      • 2.脱机命令接口

    • 程序接口：允许用户通过程序间接使用：用户说一堆系统说一堆

    • GUI（图形用户界面）

  • 目标：方便用户使用

2.3、作为最接近硬件的层次

  • ·提供的功能和目标：实现对硬件机器的扩展

3、操作系统的特征

操作系统的特征： 并发、共享、异步、虚拟

并发和共享是两个最基本的特征，二者互为存在条件

1、并发

并发： 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

并行： 指两个或多个事件在同一时刻同时发生

操作系统的并发性： 计算机系统中同时存在着多个运行着的程序

2、共享

资源共享方式：

  • 互斥共享：系统中的某些资源，在一个时间段内只允许一个进程访问该资源
  • 同时共享：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对他们进行访问

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3、虚拟

虚拟： 指把一个物理实体上的实体变为若干个逻辑上的对应物。

虚拟技术： 空分复用技术、时分复用技术

4、异步

异步： 在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底，而是走走停停，以未知速度前进。

4、操作系统的发展和分类

单道批处理系统： 引入脱机输入/输出技术，并监督程序负责控制作业的输入、输出

多道批处理系统： 多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升

分时操作系统： 计算机以时间片为单位轮流为哥哥用户/作业服务，各用户通过终端与计算机进行交互

实时操作系统：

  • 硬件实时操作系统：必须在绝对严格的规定时间内完成处理
  • 软实时系统：能接受偶尔违反时间规定

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5、操作系统的运行机制和体系结构

1、运行机制

两种指令：

  • 特权指令：不允许用户程序使用
  • 非特权指令：

两种处理器状态： 用程序状态寄存器（PSW）中的某标志位标识当前处理器处于什么状态

  • 用户态：CPU只能执行非特权指令
  • 核心态：特权指令、非特权指令都可执行

两种程序：

  • 内核程序
  • 应用程序

2、内核

内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分

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3、操作系统的体系结构

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6、中断和异常

1、中断的概念

中断： 中断可以使CPU从用户态切换到核心态，使操作系统获得计算机的控制权

2、中断的分类

内中断： 信号的来源：CPU内部与当前执行的指令有关

外中断： 信号的来源：CPU外部与当前执行指令无关

外中断的处理过程：

  • 每条指令执行结束后，CPU检查是否有外部中断信号
  • 若有外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境
  • 根据中断信号类型转入相应的中断处理程序
  • 恢复原进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续往下执行

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7、系统调用

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