王道《操作系统》学习(一)——计算机系统概述

news2024/12/23 14:43:35

1.1 操作系统的概念、功能

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1.1.1 操作系统的概念(定义)

(1)操作系统是系统资源的管理者

(2)向上层用户、软件提供方便易用的服务

(3)是最接近硬件的一层软件

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1.1.2 操作系统的功能和目标

(1)作为系统资源的管理者

  • 文件管理
  • 存储器管理(也叫内存管理)
  • 处理机管理
  • 设备管理
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(2)向上层提供方便易用的服务

  • A.给普通用户用的
    a、GUI图形界面
    b、命令接口:联机命令接口(交互式命令接口)、脱机命令接口(批处理命令接口)

  • B.给程序员用的
    程序接口(即系统调用)
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(3)作为最接近硬件的层次

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1.2 操作系统的特征

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1.2.1 并发

  • 多个程序宏观上同时发生,微观上交替发生。

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1.2.2 共享

  • 系统资源的共享

(1)互斥共享方式

(2)同时共享方式

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1.2.3 虚拟

(1)空分复用技术

(2)时分复用技术

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1.2.4 异步

  • 多道程序并发执行,由于资源有限,程序运行走走停停。
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1.3 操作系统的发展和分类

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1.3.1 手工操作阶段

  • 纸袋有无小孔代表0和1
  • 缺点:用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低
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1.3.2 批处理阶段

(1)单道批处理系统

  • 优点:缓解了一定程度的人机速度矛盾,资源利用率有所提升。
  • 缺点:内存中仅能有一道程序运行,只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。

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(2)多道批处理系统

  • 优点:多道程序并发执行共享计算机资源资源利用率大幅提升,CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态,系统吞吐量增大。
  • 缺点:用户响应时间长,没有人机交互功能(用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成,中间不能控制自己的作业执行。eg:无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数)。
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1.3.3 分时操作系统

  • 优点:解决了人机交互问题。
  • 缺点:不能优先处理紧急任务。
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1.3.4 实时操作系统

  • 优点:能优先处理紧急的任务。

(1)硬实时系统

(2)软实时系统

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1.3.5 其他几种操作系统

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1.4 操作系统的运行机制和体系结构

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1.4.1 运行机制

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(1)预备知识:什么是指令

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(2)特权指令 VS 非特权指令

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(3)用户态 VS 核心态

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(4)内核程序 VS 应用程序

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1.4.2 操作系统内核

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1.4.3 操作系统体系结构

(1)大内核

(2)微内核

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1.5 中断和异常

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1.5.1 中断的作用

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1.5.2 中断的类型

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(1)内中断

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(2)外中断

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1.5.3 中断机制的基本原理

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1.6 系统调用

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1.6.1 什么是系统调用,有何作用?

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1.6.2 系统调用和库函数的区别

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1.6.3 小例子:为什么系统调用是必须的?

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1.6.4 什么功能要用到系统调用?

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1.6.5 系统调用的过程

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