操作系統(tǒng)（Operating System，OS）指控制和管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件與軟件資源，合理地組織、調(diào)度計(jì)算機(jī)的工作與資源的分配，進(jìn)而為用戶和其他軟件提供方便的接口與環(huán)境的程序集合

操作系統(tǒng)的基本特征：并發(fā)，共享，虛擬，異步

操作系統(tǒng)的功能：

• 作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者：

  • 處理機(jī)管理

  • 存儲(chǔ)器管理

  • 文件管理

  • 設(shè)備管理

• 作為用戶和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口

  • 命令接口：聯(lián)機(jī)命令接口(強(qiáng)調(diào)交互)，脫機(jī)命令接口(強(qiáng)調(diào)批處理)

  • 程序接口：一組系統(tǒng)調(diào)用組成。

• 作擴(kuò)充機(jī)器：沒(méi)有任何軟件支持的計(jì)算機(jī)稱裸機(jī)，操作系統(tǒng)提供的各種服務(wù)，把裸機(jī)改造成功能更強(qiáng)的機(jī)器。

手工操作階段

批處理階段

單道批處理

多道批處理(多道程序設(shè)計(jì)技術(shù))

分時(shí)操作系統(tǒng)

分時(shí)：把處理器的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理器給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用

分時(shí)操作系統(tǒng)：多個(gè)終端連接在一個(gè)主機(jī)上，用戶同時(shí)與主機(jī)交互而互不干擾

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(強(qiáng)調(diào)及時(shí)性和可靠性)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

運(yùn)行機(jī)制：

CPU執(zhí)行兩種不同性質(zhì)程序：操作系統(tǒng)內(nèi)核程序+用戶編制的程序

特權(quán)指令：不允許用戶直接使用的指令

CPU狀態(tài)劃分為：目態(tài)和管態(tài)

操作系統(tǒng)內(nèi)核四部分：

時(shí)鐘管理

中斷機(jī)制

原語(yǔ)

系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及處理

中斷和異常

目態(tài)轉(zhuǎn)管態(tài)方式：中斷和異常

中斷：也稱外中斷，指來(lái)自CPU執(zhí)行指令以外的事件的發(fā)生

異常：也稱內(nèi)中斷，源自CPU執(zhí)行指令內(nèi)部的時(shí)間，無(wú)法屏蔽，出現(xiàn)就立即進(jìn)行處理。

系統(tǒng)調(diào)用

系統(tǒng)調(diào)用：指用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的子功能

分類：設(shè)備管理，文件管理，進(jìn)程控制，進(jìn)程通信，內(nèi)存管理

系統(tǒng)調(diào)用的處理由操作系統(tǒng)內(nèi)核程序完成，運(yùn)行在核心態(tài)。用戶程序執(zhí)行訪管指令從目態(tài)轉(zhuǎn)成管態(tài)，請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供服務(wù)。

大內(nèi)核和微內(nèi)核

大內(nèi)核：將操作系統(tǒng)的主要功能模塊都作為一個(gè)緊密聯(lián)系的整體運(yùn)行在核心態(tài)。交互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。

微內(nèi)核：只將基本的功能保留在內(nèi)核，其他移到用戶態(tài)執(zhí)行，交互借助微內(nèi)核進(jìn)行通信；性能低，頻繁在目態(tài)和管態(tài)之間切換，系統(tǒng)的執(zhí)行開(kāi)銷偏大。

并行性與并發(fā)性的區(qū)別和聯(lián)系：

并發(fā)性是兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生，并發(fā)性是兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性指一段時(shí)間內(nèi)，宏觀上有多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)時(shí)刻僅有一道程序執(zhí)行，故微觀上程序只是分時(shí)交替執(zhí)行。

特權(quán)指令和非特權(quán)指令：

特權(quán)指令是有特殊權(quán)限的指令，這些指令的權(quán)限最大，使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。為保證系統(tǒng)阿全，不直接提供給用戶使用。特權(quán)指令必須在核心態(tài)運(yùn)行。CPU在核心態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。

用戶態(tài)下只能使用非特權(quán)指令

訪管指令與訪管中斷

訪管指令：一條在用戶態(tài)下執(zhí)行的指令。在用戶程序中，要求操作系統(tǒng)提供服務(wù)而使用訪管指令，產(chǎn)生一個(gè)中斷事件，將操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為核心態(tài)，稱訪管中斷。