操作系统概述
操作系统的一些概念
操作系统的目标
方便些 有效性 可扩充性
操作系统的作用
提供用户与计算机硬件系统之间的接口、资源管理、资源抽象。
操作系统特征
- 并发
- 共享
- 虚拟
- 异步
操作系统的发展与分类
无操作系统计算机系统
- 真·人工 智能。
- 用户独占全机
- CPU需要等待人工操作
- 脱机输入输出 也就是把输入磁带的工作交给了外围机，多了一个速度稍快一点的中间商，CPU无意义的等待时间稍有减少。
批处理系统
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单道批处理系统 也就是内存中只有一个作业，但系统对作业的处理是成批的。这样就不用人工也不用中间商去处理作业，解决了这两哥们速度都比较慢的问题。
- 自动性。也就是处理完一个之后自动处理磁带后面的作业。
- 顺序性。磁带里的作业是按顺序进入CPU，也就是FIFO。
- 单道性。内存只有一个程序运行，完成这个程序后才换别的（while(1)大成功！） 虽然但是，单道批处理系统还是很沙雕的，比如在进行IO处理的时候，CPU只能等慢吞吞的IO设备返回数据才能继续，导致CPU利用率并不高。 同时，为了能运行比较大的作业，需要内存足够大，但实际上很多的任务都属于中小型，因此大部分的内存大多时候都是多余的。
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多道批处理系统 既然IO的时候CPU闲得慌，那就让万恶的
资本主义人类就让IO设备运作时，切换到别的程序运行，这样在提高了资源利用率的同时也能提高系统的吞吐量。同时还能在宏观上形成一种我能同时运行多个程序的错觉，实际在微观上还是串行处理的。 但由于作业是排队处理的，因此作业的周转时间会比较长，而且缺少交互能力，用户一旦把作业提交给系统，就只能做着摸鱼到系统完成作业。不用debug的程序员资本主义是不喜欢滴！ 同时多道批处理系统需要解决的问题非常多：- 处理机争用问题
- 内存分配和保护问题
- IO设备分配问题
- 文件组织和管理问题
- 作业管理问题
- 接口问题
分时系统
分时系统将CPU的运行时间分成了许多个时间片，这样就可以让每个程序都公平的享受到计算资源，同时用户交互就有了可能性。分时系统有以下特征：
- 同时性。也就是多路性，多个用户可以同时使用一台电脑。
- 交互性。交互页面天下第一！
- 独立性。进程之间可以不受影响独立操作。
- 及时性。所有用户的请求都能够及时响应（虽然单个任务而言响应时间是变差了的）
实时系统
就是牛逼的高级的 可以设置优先级的，避免了分时系统的无法处理紧急事件的情况。实时操作系统也分为软硬两种。硬一点的是严格要求在规定时刻内需要响应的，软的就是偶尔可以摸摸鱼。
操作系统的运行环境
操作系统的运行机制
- 时钟管理 提供标准时间，并且为时间片轮转等功能提供了可能性
- 中断机制 微机原理，懂的都懂
- 原语
底层可被调用的小程序，有以下特点：
- 处于操作系统底层，最接近硬件的部分
- 具有原子性，一旦执行必须执行到底
- 运行时间较短，且频繁被调用
- 系统控制的数据结构及处理
常见的系统操作有如下
- 进程管理
- 存储器管理
- 设备管理
易错点
- 现代操作系统的最基本两个特征是：并发和共享（没有虚拟）
- 系统调用目的是请求系统服务，而不是申请系统资源。
- 通道是一种硬件设备，独立于CPU工作，使得多道程序概念得以实现
- 用户态到核心态这一步骤是由硬件实现的
- 访管指令只能在用户态实现，作用是切换到核心态
- 中断过程中，PC的值由中断隐指令保存，而操作系统保存通用寄存器的内容
- 用户程序出现错误（除以0、中断等），也会切换为核心态