概述
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2025-02-10
1 基本概念
- 多道程序:多个作业放入内存,同时运行,共享处理器和IO设备(宏观上并行,微观上串行)
- 分时系统:多个用户交互方式使用计算机,解决交互问题
- 批处理系统:多个用户多个作业提交给计算机集中处理,解决吞吐量问题,为资源利用率设计
- 实时系统:相应及时、可靠性高
- 响应时间:分时系统由用户能接受的等待时间决定,实时系统由控制对象所能接受的时间决定
- 操作系统四大功能:处理器管理、设备管理、存储器管理、文件管理
- 操作系统基本特征:并发、共享、虚拟、不确定
2 运行环境
- 用户态->内核态:转换由用户程序执行访管指令,引起中断,由硬件完成
- 系统调用 用户进程主动发起
- 异常 缺页等异常
- I/O设备完成 如果恰好先前执行的指令是在用户态
- 系统调用:仅在用户态下使用,但只能在内核态执行,操作系统提供给程序员的接口
- CPU处于内核态:可以使用特权指令和非特权指令,特权指令只能在内核态使用
- 一般的过程调用:被调用过程处于用户态或者内核态,系统调用的被调用过程一定运行在系统态下
- 现代操作系统必须提供的功能:处理中断
- 进行中断处理的程序:操作系统程序
- 中断的分类
- 读时钟指令、寄存器清零、置时钟指令、取数指令只能在内核态执行的是置时钟指令
- 内部中断:CPU及内存的某种内部因素引起,也叫自陷和陷入
- 外部中断:CPU及内存外部中断事件
- 中断的处理:在内核态下进行
3 体系结构
- 操作系统内核功能:资源抽象、分配、共享
- 微内核操作系统:每次对服务器的调用都要经过两次内核态和用户态的切换,效率很低
- Linux:使用单一内核
- 层次结构最大特点:整体问题局部化,分解成若干单向依赖的层次
- 虚拟机操作系统:不以逻辑为基础、在裸机上安装虚拟机不能执行用户程序
- 现代计算机系统:硬件和软件组成的层次性结构
- 操作系统内核
- 作为可信软件来提供支持进程并发执行基本功能和基本操作的一组程序模块
- 内核由中断驱动
- 内核不可抢占
- 内核部分程序在屏蔽中断状态下执行
- 内核可以使用特权指令