OS的运行机制和体系结构

特征

并发性

并发和并行
并发指两个或多个事件在同一时间加个内发生。这些时间宏观上是同时发生的，但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，只能在多核cpu中出现，一个单核cpu同一时刻只能处理一个程序

共享性

共享指资源共享，系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用。
资源共享的方式有两种，
互斥共享方式：OS中的某些资源提供给多个进程使用，但一个时间端只允许一个进程使用。共享摄像头设备，互斥。
同时共享方式：OS中的某些资源提供给多个进程使用，由多个进程同时对他们进行访问。共享音频设备，同时播放音乐；qq微信同时读取硬盘

虚拟性

虚拟存储器技术，每个程序都有虚拟地址空间，空分复用技术。
虚拟处理器技术，CPU时间划分给不同的程序使用，时分复用技术。

异步性

在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是持续的，而是间歇的。这就是异步性

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特征。

发展和分类

运行机制与体系架构

什么是指令

代码都会被翻译成很多条的指令执行，每一条指令就是让cpu干一些工作。“指令”就是CPU能识别、执行的最基本命令。比如加法指令。
有的指令是普通的指令，比如加减乘除运算指令，我们称它为非特权指令。而有的指令拥有着很高的权限，比如内存清零、关机等，一旦用户程序执行了这个指令，可能会造成严重的后果，我们称这样的指令为特权指令。
特权指令不允许普通的用户程序使用的。

如何判断是否执行特权指令

我们将cpu分为用户态（目态）和内核态（管态）。
用户态（目态）：此时cpu只能执行非特权指令，一般是用户程序在执行
内核态（管态）：此时cpu可以执行非特权指令和特权指令，一般是内核程序在执行（内核程序是内核的管理者）

操作系统一般用程序状态关键字（PSW）中的某个标志位来识别当前处理器处于一个什么状态。如0表示用户态，1表示内核态。

操作系统内核结构

内核是计算机配置底层的软件，是操作系统最基本、最核心的部分。实现操作系统内核功能的程序就是内核程序。

操作系统分为内核部分和非内核功能。内核功能主要包括一些底层的操作，比如进程管理、存储器管理、设备管理、文件管理、处理机管理等。非内核功能主要是操作系统提供给用户的功能，比如任务管理器等。
时钟管理：实现计时功能
中断处理：处理中断请求
原语：原语是一种特殊的程序，是最接近硬件的部分，这种程序运行具有原子性，执行过程是不可分割的整体，运行时间比较短、调用频繁。

对于进程管理、存储器管理、设备管理，有的操作系统不会把这部分归作内核功能，也就是不同的操作系统内核划分可能不一样。

大内核和微内核