第一章 计算机系统概述

一、操作系统基本概念

1.1 定义

1.2 特征

并发

（并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生）

共享

（并发性指计算机系统中同时存在中多个运行着的程序，共享性指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用）

虚拟

异步

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

1.3 目标和功能

1.作为计算机系统资源的管理者

• 处理机管理
• 存储器管理
• 文件管理
• 设备管理

2.作为用户与计算机硬件系统之间的接口

• 命令接口（分为联机命令接口（交互式命令接口），脱机命令接口（批处理命令接口））
• 程序接口（由一组系统调用（也成广义指令）组成

3.实现对计算机资源的扩充

二、操作系统发展分类

手工操作阶段

批处理阶段

分时操作系统

实时操作系统

其他：网络操作系统、分布式计算机系统、个人操作系统（目前最广泛Windows、Linux…）

三、操作系统运行环境

3.1 运行机制

内核程序和应用程序：我们普通程序员写的程序就是“应用程序”。由很多内核程序组成了“操作系统内核”，或简称“内核（Kernel）” 内核是操作系统最重要最核心的部分，也是最接近硬件的部分。甚至可以说，一个操作系统只要有内核就够了。内核程序是应用程序的管理者。

特权指令：不允许用户直接使用的指令，如I/O指令、置中断指令、存取用于内存保护的寄存器、送程序状态字到程序状态字寄存器等指令。

非特权指令：允许用户直接使用的指令，不能直接访问系统中的软硬件资源，仅限于访问用户的地址空间，防止用户程序对系统造成破坏。

内核态和用户态：

内核态用户态的切换：

总结：

3.2 中断与异常

中断的作用：

中断的分类：

基本原理：不同的中断信号，需要用不同的中断处理程序来处理。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。

总结：

3.3 系统调用

定义：

按系统调用功能分类：

过程：

总结：

四、操作系统结构

操作系统结构图：

内核：

操作系统内核需要运行在内核态，操作系统的非内核功能运行在用户态

大内核与微内核：

总结：

不同的体系结构：

五、操作系统引导

指计算机利用CPU运行特定程序，通过程序识别硬盘，识别硬盘分区，识别硬盘分区上的操作系统，最后通过程序启动操作系统，一环扣一环完成上述过程。

常见引导过程：

1. 激活CPU
2. 硬件自检
3. 加载带有操作系统的硬盘
4. 加载主引导记录MBR
5. 扫描硬盘分区表
6. 加载分区引导记录PBR
7. 加载启动管理器
8. 加载操作系统

六、虚拟机

虚拟机：使用虚拟化技术，将一台物理机器虚拟化为多台虚拟机器（Virtual Machine, VM），每个虚拟机器都 可以独立运行一个操作系统。同义术语：虚拟机管理程序/虚拟机监控程序/Virtual Machine Monitor/Hypervisor

两类VMM：

主要参考：王道考研课程
后续会持续更新考研408部分的学习笔记，欢迎关注。
github仓库（含所有相关源码）：408数据结构笔记