计算机操作系统:1计算机系统概述-学习笔记

1.0 易错点

  • 并发性:指多个事件在同一时间间隔内发生(并行指同一时刻发生)
  • 命令解释器属于命令接口
  • 顺序性不属于多道程序的特征
  • 中断处理会保存PC和PSWR,子程序调用只会保存PC

1.1 操作系统基本概念

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,组织管理资源调配,进而为用户提供方便接口与环境的程序集合。

操作系统的特征
  • 并发
  • 共享
  • 虚拟
  • 异步
操作系统目标和功能
  • 作为管理者
    • 处理机管理
    • 存储器管理
    • 设备管理
    • 文件管理
  • 作为接口
    • 命令接口
      • 联机命令接口
      • 脱机命令接口
    • 程序接口
  • 扩充机器或虚拟机

1.2 操作系统的发展与分类

手工操作阶段

  • 用户独占全机
  • 硬件资源利用不充分

批处理阶段

  • 单道批处理
    • 一定程度提升利用率,但依旧不充分
    • 特征
      • 自动性
      • 顺序性
      • 单道性:内存中仅一道程序
      • 运行过程中没有交互
  • 多道批处理
    • I/O与CPU可以并行
    • 特征
      • 多道
      • 宏观上并行
      • 微观上串性
      • 运行过程中没有交互
  • 分时操作系统
    • 时间片轮转
    • 特征
      • 同时性:允许多用户
      • 独立性:每个用户独立
      • 交互性:用户可以方便地与机器交互
      • 及时性:交互的反馈较快
  • 实时操作系统
    • 不以资源利用率为目标
    • 常采用优先级抢占策略
    • 细分
      • 硬实时操作系统:必须某个时间完成
      • 软实时操作系统:允许偶尔偏差
  • 网络操作系统和分布式操作系统
  • 个人计算机系统

1.3 操作系统的运行环境

运行机制

  • 内核态(管态)
    • 时钟管理
    • 中断机制
    • 原语
    • 系统控制的数据结构和处理
      • 进程管理
      • 存储器管理
      • 设备管理

中断和异常

  • 区分
    • 中断:外中断
    • 异常:内中断
  • 处理过程
    1. 关中断
    2. 记录断点
    3. 保存环境(中断处理程序决定)
    4. 开中断
    5. 执行中断处理程序
    6. 关中断
    7. 恢复环境
    8. 开中断
    9. 继续执行

系统调用

  • 按功能大致分类
    • 设备管理
    • 文件管理
    • 进程控制
    • 进程通信
    • 内存管理

1.4 操作系统体系结构

大内核和微内核

  • 大内核数据共享更多,整体更高效,但结构混乱难以管理。
  • 微内核则仅保留进程管理等核心内容,其他功能通过微内核通讯。结构清晰,整体更可能,但可能需要大量的中断,影响效率。
  • 但通常而言还是微内核整体表现更好

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