计算机系统概述(操作系统笔记一)

操作系统的基本概念、功能

操作系统 (Operating System, OS) 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源分配；以提供给用户和其他软件方便的接口和环境；它是计算机系统中最基本的系统软件。

操作系统的特征

• 并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生（宏观上是同时发生，微观上是交替发生的）
• 并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生

注意：单核CPU同时只能执行一个程序，各个程序只能并发执行；多核CPU同一时刻可以执行多个程序，多个程序可以并行执行。

• 互斥共享方式：一个时间段内只允许一个进程访问该资源（如电脑的摄像头，打印机）
• 同时共享方式：允许一个时间段内由多个进程“同时”对它进行访问（如麦克风，可以同时播放音乐和游戏音效）（这里的同时是宏观上的同时，微观上可能是交替访问的）
• 虚拟是指将物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物，没有并发性，就谈不上虚拟性。
• 异步：多道程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一管到底的，基本上是走走停停的推进，这就是异步性。只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。

操作系统的发展和分类

操作系统的运行机制

操作系统的中断和异常

中断的作用：让操作系统内核强行夺回CPU的控制权，使CPU从用户态变为内核态。（没有中断机制，就不可能实现操作系统，不可能实现程序并发）

不同的中断信号，需要不同的中断程序来进行处理。 当CPU检测到中断信号后，会根据中断信号的类型去查询 “中断向量表” ，以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。

系统调用

系统调用的过程：　① 传递系统调用参数　② 执行陷入指令(用户态)　③ 执行相应的内请求核程序处理系统调用(核心态)　④ 返回应用程序

陷入指令　＝　trap 指令　＝　访管指令

陷入指令是在用户态执行的，不是特权指令，只是一个特殊的指令，执行后引发一个内中断，使CPU进入核心态。

发出系统调用请求是用户态，而对系统调用处理是在核心态。

操作系统的内核

内核又分为两类：大内核、微内核

大内核：主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态，优点高性能，但是内核庞大，结构混乱，难以维护。

微内核：只把基本功能保留在内核， 优点是内核功能少，结构清晰，方便维护，但是需要频繁的在核心态和用户态之间切换，性能低。

我算是半跨考的考生吧，这些基础课没学过，一边复习一边记笔记了