【操作系统】计算机系统概述

news2024/12/26 14:43:29

文章目录

  • 操作系统的概念、功能和目标
    • 熟悉的操作系统
    • 计算机系统的层次结构
    • 操作系统的概念
    • 操作系统的功能和目标
      • 作为系统资源的管理者
      • 作为用户和计算机之间的接口
      • 作为最接近硬件的层次
  • 操作系统的四个特征
    • 并发
    • 共享
    • 并发和共享的关系
    • 虚拟
    • 异步
  • 操作系统的发展和分类
    • 手工操作阶段
    • 单道批处理系统
    • 多道批处理系统
    • 分时操作系统
    • 实时操作系统
    • 其他几种操作系统
  • 操作系统的运行机制和体系结构
    • 两种指令、两种处理器状态、两种程序
    • 操作系统的内核
  • 中断和异常
    • 中断的概念和作用
    • 中断的分类
    • 外中断的处理过程
  • 系统调用
    • 什么是系统调用
    • 系统调用与库函数的区别
    • 系统调用的过程
  • 总结

本系列参考王道考研-操作系统以及博主@BitHachi的思维导图

操作系统的概念、功能和目标

熟悉的操作系统

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计算机系统的层次结构

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操作系统的概念

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操作系统的功能和目标

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作为系统资源的管理者

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作为用户和计算机之间的接口

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用户接口

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举一个例子:

  • 联机命令接口
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  • 脱机命令接口
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  • 程序接口:可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。普通用户不能直接使用程序接口,只能通过程序代码间接使用。
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注意;
系统调用=系统调用命令=广义指令

GUI
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总结一下:
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作为最接近硬件的层次

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本章总结:
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操作系统的四个特征

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并发

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注意:
操作系统的并发性和并发这两个概念注意区别

共享

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注意:
有些设备确实不管是从宏观上还是微观上都在共享资源,比如说玩游戏的时候,扬声器的输出设备一边在播放游戏的音效,一边还在播放着qq音乐

并发和共享的关系

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两者相互依存,谁也离不开谁

虚拟

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总结一下:
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异步

异步:多道程序环境允许多个程序并发执行,但由于资源有限,如cpu只有一个,进程的执行并不是一贯到底的,而是走走停停的,它以不可预知的速度向前推进。

比如A进程正在占用CPU计算,B进程这时也想占用CPU计算,B进程只有等,等A进程算完了,A进程去访问磁盘资源了,这时B进程再占用CPU进行计算,B进程还没计算完,A进程从磁盘取出资源了,A进程发现B这时在占用CPU,这时A进程就需要等待,等B算完后再继续到CPU中进行计算。由于每个进程占用资源的时间不固定,所以进程的执行以不可预知的速度前进

本章小结:
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操作系统的发展和分类

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手工操作阶段

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用户独占全机是说每次只能服务一个用户

单道批处理系统

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多道批处理系统

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分时操作系统

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  • 分时操作系统:计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务,各个用户可通过终端与计算机进行交互。
  • 主要优点:用户请求可以被即时响应,解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机,并且用户对计算机的操作相互独立,感受不到别人的存在。
  • 主要缺点:不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的,循环地为每个用户/作业服务一个时间片,不区分任务的紧急性。

实时操作系统

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其他几种操作系统

  • 网络操作系统:是伴随着计算机网络的发展而诞生的,能把网络中各个计算机有机地结合起来,实现数据传送等功能,实现网络中各种资源的共享(如文件共享)和各台计算机之间的通信。(如:Windows NT 就是一种典型的网络操作系统,网站服务器就可以使用)
  • 分布式操作系统:主要特点是分布性和并行性。系统中的各台计算机地位相同,任何工作都可以分布在这些计算机上,由它们并行、协同完成这个任务。
  • 个人计算机操作系统:如 Windows XP、MacOS,方便个人使用。

章节小结:
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发展历程:
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操作系统的运行机制和体系结构

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两种指令、两种处理器状态、两种程序

什么是指令?和代码有什么区别?
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那么CPU是如何判断当前是否可以执行特权指令?

这是因为处理器有两种状态
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操作系统的内核

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由此操作系统的体系结构分为两种:

  • 大内核
  • 微内核

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内核态和核心态是一个东西

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章节小结;
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中断和异常

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中断的概念和作用

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中断的分类

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大多数的教材、试卷中,“中断”特指狭义的中断,即外中断。而内中断一般称为“异常”

还有另一种分类方式:
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外中断的处理过程

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章节回顾:
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系统调用

什么是系统调用

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那么我们为什么需要系统调用呢?
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系统调用与库函数的区别

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系统调用的过程

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这个int后面的参数就告诉了我们具体该运行哪一个处理函数

本章小结:
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总结

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