01.第一章 操作系统概述.pptx

1.什么是操作系统？ 2.操作系统有哪些功能？ 3.操作系统有哪些特征？ 4.操作系统是怎么发展过来的？ 5.操作系统的运行机制是怎样的？ 6.操作系统的结构是怎样设计的？

操作系统的目标

  1. 有效性——操作系统管理硬件资源，提高硬件资源(CPU、I/O设备等等)的利用率，提高系统的吐吞量
  2. 方便性——更方便操作硬件
  3. 可扩充性

  4. 开发性

    操作系统的功能

  5. 管理计算机硬件资源

    1. 处理机管理——进程控制、进程同步、进程通信、调度
    2. 存储器管理——内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充
    3. I/O设备管理——缓冲管理、设备分配、设备处理
    4. 文件管理——文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护
  6. 作为用户与计算机硬件之间的接口
    1. 操作系统处于用户与计算机硬件之间，用户通过操作系统来使用计算机硬件
    2. GUI（Graphical User Interface)，提供了用户与系统交互的操作界面
    3. 程序接口——系统调用
    4. 命令接口——通过命令操作系统资源

  7. 实现了计算机资源的抽象

    1. 将具体的计算机资源抽象为软件资源，便于调用

      操作系统的特征

  8. 并发（Concurrence）—— 统一时间段内执行和调度多个程序

  9. 共享（Sharing）—— 资源共享，系统中的资源供多个并发执行的应用程序使用，有互斥共享和同时访问共享两种方式
  10. 虚拟（Virtual）——把一个物理实体编程多个逻辑上的对应五，如时分复用技术（TDM，Time Division Multiplexing），空分复用技术（SDM）
  11. 异步（Asynchronism）——多道程序环境上，运行多个程序并发执行；但除了环境，多个程序分时交替执行

    操作系统的发展

    手工操作阶段（无操作系统）—》批处理阶段（同时处理多道程序）—》分时操作系统（Time Sharing System）—》实时操作系统—》微机操作系统

    操作系统的运行机制

  • cpu的运行模式
    • 用户态—管态—内核程序，使用非特权指令
    • 内核态—目态—用户程序，使用特权指令
  • 时钟管理——提供系统时间、时钟中断
  • 中断机制
    • 外中断—中断信号来源外部
    • 内中断—中断信号来源当前指令
      • 陷入（Trap）—由应用程序主动引起
      • 故障（Fault）—由错误条件引发
      • 终止（Abort）—由致命错误引起
    • 中断处理过程

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  • 原语——若干条指令组成，用于完成某个特定功能，执行过程不会被中断

  • 系统调用——由操作系统实现，给应用程序访问内核服务提供一套接口的集合

    操作系统结构实现

  • 传统的结构——大内核

无结构OS -> 模块化结构OS -> 分层式结构OS

  • 微内核——足够小的内核，只实现OS核心功能，“机制与策略分离”原理