操作系統概述

OS基本概念

對用戶和程序猿提供接口

• 命令接口
• 聯機命令接口（交互式命令接口） 向計算機輸入一條指令，它會先解析命令然后執行這條指令，完成后可在輸入下一條指令。這種操作的好處在于人機交互性強。比如：你安排一件事他做一件。
• 脫機命令接口（批處理命令接口）
  向計算機輸入多條指令，他會按照某種你給的邏輯順序執行指令，直到全部指令執行結束。在執行指令的過程中不能干預計算機。比如：你給他一堆事，他做完了找你匯報結果。
• 程序接口

專門為程序員提供的一套接口，由一組系統調用（廣義指令）組成，程序員通過程序調用，請求操作系統提供服務。比如：C語言中的打印函數 printf，這個函數在底層實現的時候，就是操作系統通過系統調用支配顯示器，把你要打印的輸出到顯示器上。

對硬件功能擴展

這個就不說了吧，沒有操作系統裸機功能特別的底下，所以操作系統是對硬件功能的擴展

對系統資源的管理

操作系統對系統資源的管理主要有以下四個方面，這四個方面也是學習操作系統的主要內容 + 處理機管理 對處理機管理最基本的單位是進程或者線程的管理，這一方面主要在第二章去學習。 + 存儲管理 存儲管理是為了給多道程序運行提供存儲環境，提高內存的利用率。主要包括內存分配與回收、地址映射、內存保護與共享、內存擴充等。這一方面主要在第三章去學習。 + 文件管理 計算機中的信息主要都是以文件的方式存儲，對文件的管理主要包括對文件存儲空間的管理、目錄管理、文件讀寫管理與保護。這一方便在第四章去學習。 + 設備管理 提高設備利用率，包括緩存管理、設備分配、設備處理、虛擬設備等等，這一方面在第五章去學習。

OS的發展與特征

發展

批處理操作系統

單道批處理

將一組程序一條一條的給處理機，處理機一條一條的執行。具有順序性、自動性。但是CPU運行的速度非常快，而當一條指令在讀取信息與輸出信息的情況下，CPU處于空閑狀態，這是一種資源浪費。為了解決這一問題，出現了多道批處理系統。

多道批處理

允許多個程序同時進入內存，并且允許他們在CPU上交替執行（宏觀上程序是并行的，微觀上程序是串行的）。這種方式CPU資源利用率調高了很多，但是用戶響應時間長，不支持人機交互。 放圖理解

分時操作系統

把CPU的運行時間劃分成很小的時間片，按照時間間隔輪流執行各個程序，如果一個時間片的時間到了以后，程序沒有執行完成，那么也不執行了。等待下一次時間片到來繼續執行。相當于多個用戶使用一臺主機設備。分時操作系統具有：同時性、交互性、獨立性、及時性。分時操作系統不僅解決了CPU利用率的問題還解決了人機交互問題，但是分時操作系統不能夠優先處理緊急的任務。 拓展：分時操作系統其實使用了時分復用技術，（百度百科：時分復用技術（time-division multiplexing, TDM）是將不同的信號相互交織在不同的時間段內，沿著同一個信道傳輸；在接收端再用某種方法，將各個時間段內的信號提取出來還原成原始信號的通信技術。這種技術可以在同一個信道上傳輸多路信號。）說實話看了幾遍大致理解了，舉個例子一個廁所供10個人使用，每個人用5分鐘，那么先讓第一個人用一分鐘，以此類推，第11分鐘再讓的一個人使用一分鐘等五十分鐘過去了，就運行結束，增加了用戶的體驗性，不用等那么久。

實時操作系統

為了解決分時操作系統不能優先解決緊急的問題，出現了實時操作系統。遇到某個緊急情況的時候，不需要按時間片選排隊，直接執行該程序。既有及時性與可靠性。 + 硬實時操作系統：在規定的時間內必須執行完某段程序，如果執行不完，會造成嚴重的后果。比如：導彈系統 + 軟實時操作系統：能夠偶偶的超時完成程序不會造成太大的影響。

網絡和分布操作系統

這個暫時不懂

特征

并發

• 定義：
  • 并發：兩個或者多個事件在同一時間間隔內發生。
  • 并行：兩個或者多個事件在同一時刻內發生
• 并發行是指計算機系統中同時存在多個程序，比如你先吃飯，然后看電視；并行性是指計算機系統又有同時處理多個事件的能力，比如你邊看電視邊吃飯。

共享

• 定義：共享是指系統中資源可以供多個并發執行的程序使用。比如打印機設備
• 互斥共享：在一段時間內只允許一個進程訪問資源
• 同時訪問：可同是允許多個進程使用資源

虛擬

• 虛擬的本質就是把物理的實體轉換成邏輯上的對應物
• 時分復用技術：把處理器的執行時間換成多個時間片，每個時間片內執行一個進程，片選時間到了，不管進程是否執行完畢，都去下一個進程。循環執行。
• 空分復用技術：把內存劃分成多個存儲區域（C、D、E、F盤面）

異步

• 多道程序環境允許多個程序并發進行，但由于資源有限并不是一貫到底的，而是一個進程走走停停，以不可預知的速度向前執行。
• 簡單理解就是一個進程，要運行多次才能允許完畢，得到結果。

四者關系

• 并發與共享是操作系統最基本的特征，二者互為條件存在。
• 資源共享是以程序的程序的并發為條件，程序不允許并發就不會存在資源共享。
• 如果系統不能夠對資源進行有效的管理，則一定會影響程序的程序的并發

OS的運行機制

機制的組成

• CPU的兩種狀態：內核態（核心態）、用戶態（管態）
• 兩個程序：內核程序、應用程序
• 兩種指令：特權指令、非特權指令

機制之間的關系

• 內核態是用戶態的管理者
• 內核態下運行內核程序，用戶態下運行于程序
• 內核態下和內核程序中都可以執行特權指令
• 內核程序可以通過特權指令管理應用程序

CPU什么時候轉變狀態

• 系統調用：這是用戶進程主動要求切換到內核態的一種方式，用戶進程通過系統調用申請操作系統提供的服務程序完成工作。
• 異常：這是用戶進程主動要求切換到內核態的一種方式，用戶進程通過系統調用申請操作系統提供的服務程序完成工作。
• 外圍設備中斷請求：當外圍設備完成用戶請求的操作之后，會向CPU發出相應的中斷信號，這時CPU會暫停執行下一條將要執行的指令

中斷和異常

作用

• 中斷：也稱為外中斷，來自CPU執行指令意外發生的事情。
• 異常：稱為內中斷，來自CPU執行指令內部的事件

區別

• 中斷
  • 外中斷（強迫中斷）
    • 外設請求
    • 人的干預
  • 內中斷
    • 自愿中斷
      • 指令中斷
    • 強迫中斷
      • 硬件故障
      • 軟件故障

如何處理中斷與異常

• 硬件完成
  • 關中斷
  • 保存斷點
  • 引出中斷服務程序
• 中斷程序完成
  • 保存現場和屏蔽字
  • 開中斷
  • 執行中斷服務程序
  • 關中斷
  • 恢復現場與屏蔽字
• 硬件完成
  • 開中斷
  • 中斷恢復

系統調用

概念

• 是指用戶在程序中調用操作系統所提供的一些子功能，可以視為特殊的公共子程序。

操作系統提供系統調用命令分類

• 設備管理：完成設備的請求或者釋放，以及設備啟動等功能
• 文件管理：完成文件的讀、寫、創建、刪除
• 進程控制：進程的創建、撤銷 、阻塞、喚醒
• 進程通信：完成進程之間的消息傳遞
• 內存管理：內存的分配、回收等

過程

• 用戶態，用戶的進程執行
• 用戶態，請求使用系統調用
• 內核態，執行系統調用
• 返回給用戶態

OS體系結構

大內核

• 組成
  • 用戶態：應用程序
  • 內核態：1、進程管理；2、存儲管理；3、設備管理 ｜1、時鐘管理；2、中斷管理；3、原語
• 優點：高性能，因為很多東西都在內核態完成，不需要在內核態與用戶態之間頻繁的轉換
• 缺點：結構混亂、難以維護

微內核

• 組成
  • 用戶態：應用程序｜1、進程管理；2、存儲管理；3、設備管理
  • 內核態：1、時鐘管理；2、中斷管理；3、原語
• 優點：結構簡單，容易維護
• 缺點：性能低

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一个封锁操作被对 wsacancelblockingcall 的调用中断_操作系统概论的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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