自建网站营销,易班网站建设基础,学校网页制作视频教程,网站改版 更换服务器 排名丢失操作系统备考学习 day1 计算机系统概述操作系统的基本概念操作系统的概念、功能和目标操作系统的四个特征并发共享虚拟异步 操作系统的发展和分类操作系统的运行环境操作系统的运行机制 年初做了一个c的webserver 的项目#xff0c;在学习过程中已经解除部分操作系统的知识的webserver 的项目在学习过程中已经解除部分操作系统的知识在已接触熟识的部分可能会有所跳过
计算机系统概述
操作系统的基本概念
操作系统的概念、功能和目标 操作系统的定义:操作系统(OS)是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配以提供给用户和其他软件方便的接口和环境它是计算机系统中最基本的系统软件。
操作系统是系统资源的管理者 补充知识:执行一个程序前需要将该程序放到内存中才能被CPU处理
封装思想:操作系统吧一些丑陋的硬件功能封装成简单易用的服务使用户能更方便地使用计算机用户无需关心底层硬件的原理只需要对操作系统发出命令即可。
向上层提供方便易用的服务 联机命令接口 交互式命令接口 如cmd 脱机命令接口 批处理命令接口 如.bat文件
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。
是最接近硬件的一层软件 需要实现对硬件机器的拓展 没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上安装的操作系统可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器又称之为虚拟机
操作系统的四个特征 并发
并发指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的但微观上是交替发生的。 要区别于并行。并行同一时刻同时进行两个或多个事件
操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序这些程序宏观上看是同时运行着的而微观上看是交替运行的。 操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此操作系统和程序并发是一起诞生的。
重要考点 单核CPU同一时刻只能执行一个程序各个程序只能并发地执行 多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序多个程序可以并行地执行
共享
共享即资源共享是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
并发和共享互为存在条件
虚拟
虚拟是指吧一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的而逻辑上对应物是用户感受到的。
异步
异步是指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一贯到底的而是走走停停以不可预知的速度向前推进这就是进程的异步性。
操作系统的发展和分类 手工操作阶段主要缺点用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低。
批处理阶段—单道批处理系统 引入脱机输入/输出技术用外围机磁带完成并由监督程序负责控制作业的输入、输出。
批处理阶段—多道批处理系统 每次往内存中读入多道程序操作系统正式诞生用于支持多道程序并发运行 主要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 主要缺点用户响应时间长没有人机交互功能无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数
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觉不到别人的存在。 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: 主要优点能够优先响应一些紧急任务某些紧急任务不需时间片排队
在实时操作系统的控制下计算机系统接收到外部信号后及时进行处理并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性。
操作系统的运行环境
操作系统的运行机制 区别内核程序和应用程序 普通程序员写的程序就是“应用程序” 负责实现操作系统的写的就是“内核程序”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
部分指令影响重大如内存清零指令仅允许内核来使用 在CPU设计和生产的时候就划分了特权指令和非特权指令因此CPU执行一条指令前就能判断出其类型
CPU有两种状态“内核态”和“用户态” 处于内核态时说明此时正在运行的是内核程序此时可以执行特权指令 处于用户态时说明此时正在运行的是应用程序此时只能执行非特权指令
拓展CPU中有一个寄存器叫程序状态字寄存器PSW,其中有个二进制位1表示“内核态”0表示“用户态” 操作系统内核在让出CPU之前会用一条特权指令把PSW的标志位设置为“用户态” CPU检测到中断信号后会立即变为“核心态”并停止运行当前的应用程序转而运行处理中断信号的内核程序 别名内核态 核心态 管态用户态 目态
