建设行网站修改电话,品牌网络营销策划书,施工企业成本核算方法,河南网站搭建第一章 计算机系统概述 【期末复习|考研复习】
计算机操作系统系列文章传送门#xff1a; 第一章 计算机系统概述 第二章 进程管理 第三章 进程同步 第四章 内存管理 第五章 文件管理 第六章 输出输出I/O管理 文章目录 第一章 计算机系统概述 【期末复习|考研复习】前言一、计…第一章 计算机系统概述 【期末复习|考研复习】
计算机操作系统系列文章传送门 第一章 计算机系统概述 第二章 进程管理 第三章 进程同步 第四章 内存管理 第五章 文件管理 第六章 输出输出I/O管理 文章目录 第一章 计算机系统概述 【期末复习|考研复习】前言一、计算机系统概述1.1 操作系统的概念1.2 操作系统的四个特征1.3 分时操作系统和实时操作系统的对比1.4 操作系统的目标和功能1.4.1 库函数与系统调用的区别与联系 1.5 操作系统的运行环境1.6 中断和异常1.6.1 中断机制1.6.2 访管指令1.6.3 通道机制 1.7 系统调用1.8 操作系统的体系结构 下一章 第二章 进程管理 前言
给大家整理了一下计算机操作系统中的重点概念以供大家期末复习和考研复习的时候使用。 参考资料是王道的计算机操作系统和西电的计算机操作系统。 一、计算机系统概述
1.1 操作系统的概念
定义操作系统是控制管理计算机系统的硬软件分配调度资源的系统软件。
1.2 操作系统的四个特征
最基本的特征互为存在条件并发共享 1并行指两个或多个事件可以在同一个时刻发生多核CPU可以实现并行一个CPU同一时刻只有一个程序在运行 2并发指两个或多个事件可以在同一个时间间隔发生用户看起来是每个程序都在运行实际上是每个程序都交替执行。 3共享性操作系统的中资源可供多个并发的程序共同使用这种形式称之为资源共享。互斥共享当资源被程序占用时其它想使用的程序只能等待。同时访问某种资源并发的被多个程序访问。 4虚拟性表现为把一个物理实体转变为若干个逻辑实体。时分复用技术资源在时间上进行复用不同程序并发使用多道程序分时使用计算机的硬件资源提高资源的利用率。空分复用技术用来实现虚拟磁盘物理磁盘虚拟为逻辑磁盘电脑上的C盘、D盘等、虚拟内存在逻辑上扩大程序的存储容量等提高资源的利用率提高编程效率。 5异步性在多道程序环境下允许多个进程并发执行但由于资源等因素的限制使进程的执行以“停停走走”的方式运行而且每个进程执行的情况运行、暂停、速度、完成也是未知的。
1.3 分时操作系统和实时操作系统的对比
批处理系统的主要缺点是没有交互能力只能按照控制说明书间接干预。 对比单道系统程序多道程序系统的优点是CPU利用率高、系统吞吐量大、I/O设备利用率高。多道程序系统必须互斥的访问共享资源因此必须对共享资源进行保护。 分时操作系统是指多个用户通过终端同时共享一台主机用户可以同时与主机进行交互操作而互不干扰。 分时操作系统的特性1同时性也称多路性志云多个用户同时或基本同时使用计算机。2交互性用户通过终端采用人机对话的方式直接控制程序运行与程序交互。3独立性多个用户可以彼此独立的进行操作互不干扰。4及时性分时系统采用时间轮转片使一台计算机同时为多个终端服务。 实时操作系统为了在某些时间限制内完成紧急任务而不需要时间片排队产生了实时操作系统。分为硬实时系统飞行器自动控制系统和软实时系统订票系统和银行管理系统。主要特点是及时性和可靠性。 多路性两者兼具分时系统按照分时原则为多个终端服务实时系统对多路现场信息进行采集和对多个对象或执行系统的控制。独立性两者兼具及时性实时更高交互性实时只能与特定的交互可靠性实时更高。
1.4 操作系统的目标和功能
目标方便性有效性提高系统资源的利用率、提高系统的吞吐量可扩充性开放性。 操作系统的功能是作为用户和计算机硬件之间的接口接口分为一命令接口用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行Shell命令解释器、命令解析器等二程序接口也称系统调用编程人员可以使用他们来请求操作系统服务二是作为系统资源的管理者包括文件管理、内存管理、处理器CPU管理、设备计算机硬件管理三是对硬件机器的拓展。
1.4.1 库函数与系统调用的区别与联系
库函数是高级语言中提供与系统调用相对应的函数目的是隐藏“访管”指令的细节使系统调用更加方便、抽象。但库函数属于用户程序而非系统调用是系统调用的上层。库函数可以运行在用户空间中系统调用运行在内核空间中。系统调用是操作系统的一部分是内核提供给用户的程序接口。未使用系统调用的库函数执行效率比系统调用的高因为涉及系统调用则需要状态的转换。 中断处理是操作系统必须具有的功能。
1.5 操作系统的运行环境
程序分为内核程序和应用程序。操作系统的内核程序是系统的管理者既可以执行特权指令也可以执行非特权指令运行在核心态。应用程序为了保证系统能安全运行只能执行非特权指令运行在用户态。 指令分为特权指令和非特权指令。特权指令不允许用户程序使用如I/O指令、置中断指令、送程序状态字到程序状态字寄存器等指令。非特权指令如普通的运算指令。用户态时CPU只能执行非特权指令核心态时特权指令、非特权指令都可以执行。 CPU状态分为用户态和核心态。程序状态字寄存器PSW的标志位表示处于什么状态。 操作系统最终加载到RAMrandom access memory。ROMrandom only memory
1.6 中断和异常
1.6.1 中断机制
中断Interruption也成为外中断来自于CPU外部的事件是指计算机运行过程中出现某些意外情况需主机干预时机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行需要操作系统介入开展管理工作如外设请求I/O操作完成的中断信号、人工干预强行终止。 异常Exception陷入也成为内中断来自于CPU内部的事件如非法操作码、地址越界、算术溢出、虚存系统缺页等等异常不能被屏蔽一旦出现应当立即处理。自愿中断调用访管指令、强迫中断缺页、除0等 从用户态到核心态的转换是硬件完成的通过中断机制来实现中断或异常是唯一途径而核心态到用户态只需要特权指令将PSW置为用户态即可。中断处理一定会保存是程序状态字寄存器PSW的内容。子程序调用和中断处理都会保存PC程序计数寄存器。操作系统保存的是通用寄存器的内容并不保存程序计数器PC的内容CPU检测到中断信号后由硬件自动板寸被中断程序的断点程序计数器PC操作系统负责提供中断服务初始化中断向量表保存中断屏蔽字。
1.6.2 访管指令
访管指令是一条可以在用户态下执行的指令从而产生一个中断事件自愿中断–访管中断将操作系统转换为核心态。广义指令就是系统调用。
1.6.3 通道机制
通道是一个用来控制外部设备工作的硬件机制相当于一个功能简单的处理机。通道是独立于CPU的专门负责数据输入输出工作的处理机它对外部设备实现统一管理代替CPU对I/O操作进行控制从而使I/O操作可以与CPU并行工作。通道是实现计算和传输并行的基础,以提高整个系统的效率。通道就是可以通数据的CPU发出一条通道命令然后由通道和外设交换数据之后CPU就做其它的事情通道和外设 交换完数据后再向CPU汇报CPU再处理。
1.7 系统调用
是指用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。系统调用的目的是请求系统服务。凡是与资源有关的操作如存储分配、I/O操作、文件管理等都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性防止用户进行非法操作。 系统调用发生在用户态对系统调用的处理发生在核心态。 系统调用分为1.设备管理对设备的请求、释放、启动、2.文件管理对文件的读、写、创建、删除、3.进程控制对进程的创建、撤销、阻塞、唤醒、4.进程通信消息传递或信号传递、5.内存管理对内存的分配、回收、获取作业占内存区大小及始址等。 执行系统调用的过程1、由进程先传递系统调用的调用参数。2、执行trap指令转为核心态。3、执行相应的服务程序。4、返回用户态。
1.8 操作系统的体系结构
大内核是将操作系统的主要功能模块包括微内核的功能以及进程管理、存储器管理、设备管理等功能都作为系统内核运行在核心态。优点是高性能缺点是内核代码庞大结构混乱难以维护。 微内核是只把最基本的功能如时钟管理、中断处理、原语设备驱动、CPU切换等保留在内核优点是内核功能少结构清晰方便维护缺点是频繁在核心态和用户态之间切换性能低。
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第二章 进程管理
