软考-操作系统

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https://blog.csdn.net/love521314123/article/details/119682266

概念

负责计算机硬件、软件资源的管理和控制，为上层用户和应用程序提供简单易用的服务的系统软件
操作系统的功能：资源管理、作为用户和计算机硬件之间接口、对硬件机器拓展
命令接口(联机命令接口、脱机命令接口)、程序接口、gui接口
裸机覆盖软件成为扩充机器，或者叫虚拟机

操作系统的四个特征

并发、共享、虚拟、异步
并发：指多个事件同一时间间隔内发生。宏观上同时发生，微观上交替发生
易混淆并行：多个事件同一时刻同时发生
操作系统的并发性：同时存在着多个运行着的程序
共享：互斥共享方式、同时共享方式
虚拟：把物理上的一个实体变为若干个逻辑上的对应物。
虚拟技术：空分复用技术(虚拟存储器技术)、时分复用技术(虚拟处理器)
异步性：多个程序并发并不是执行一贯到底，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进
并发和共享互为存在条件
没有并发和共享，就谈不上虚拟和异步，因此并发和共享是操作系统的两个最基本的特征

操作系统的发展

手工操作阶段：用户独占全机，人机矛盾资源利用率低
批处理阶段：
单道批处理程序：内存中只能有一个程序运行、大量的等待I/O时间 引入脱机输入\输出功能
多道批处理程序(操作系统开始出现)：多个应用程序并发执行、没有人机交互功能
分时操作系统：允许多用户同时使用，有人机交互功能，不能优选处理一些紧急任务
实时操作系统：能够优先紧急处理任务，能够在严格的时限内处理完事件。及时性和可靠性
硬实时系统：严格按照时间完成 导弹控制、自动驾驶
软实时系统：可以偶尔违反时间规定 12306
网络操作系统：window nt
分布式操作系统：
个人操作系统：

操作系统的运行机制与体系结构

运行机制

指令：特权指令、非特权指令
两种处理器状态：用户态(目态)、核心态(管态)
用户程序状态字寄存器(PSW)中的某个标志位用来标识当前处理器处于什么状态0用户态，1管态
两种程序：内核程序、用户程序

操作系统内核

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。
实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序
原语：一种特殊的程序、处于操作系统最底层，最接近硬件的部分、具有原子性-只能一气呵成、运行时间较短，调用频繁
微内核：包括原语，中断处理，时钟管理
内核(大内核):微内核+进程管理、存储器管理、设备管理 有的操作系统不把后面三部分归入内核部分

中断和异常

内中断(也称为异常)：信号来自cpu内部 与当前执行的指令有关
分为自愿中断、强迫中断
自愿中断是指令中断 如：系统调用时使用的访管指令（又叫陷入指令、trap指令）
强迫中断：硬件故障(如缺页)、软件中断(如除0)

外中断：信号来自cpu外部 与当前执行的指令无关
包括外设请求(如I/O操作完成发出的中断信号)、人工干预(如：用户强行终止个进程)
狭义的中断指的是外中断

遗留问题：用户态、核心态之间的切换是怎么实现的？
答：“用户态→核心态”是通过中断实现的。并且中断是唯一途径。
“核心态→用户态”的切换是通过执行个特权指令，将程序状态字（PSW）的标志位设置为“用户态”

进程

进程的定义：进程，进程实体，程序
进程的组成
进程的组织
进程的特征
进程的状态和转换