操作系统——快速复习笔记01

操作系统（OS）

OS的目标：

1、方便性
2、有效性：①提高系统资源的利用率；②提高系统的吞吐量
3、可扩充性：与OS结构有着十分紧密的联系
4、开放性：指系统能遵循国际标准，特别遵循开放系统互连（OSI）参考模型

OS的作用：

1、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
2、OS作为计算机系统资源（处理机、存储器、I/O设备、信息（数据、程序、文件））的管理者
3、OS实现了对计算机资源的抽象

推动OS发展的主要动力：

1、不断提高计算机系统资源的利用率
2、方便用户
3、器件不断更新换代
4、计算机体系结构不断发展
5、不断提出新的应用需求

OS的发展：

0、人工…
1、单道批处理系统（批：批量）
2、多道批处理系统
3、分时系统

• 时间片 （△t很小)

4、实时系统

• eg：“12306“” APP

微机操作系统：

1、单用户单任务OS
2、单用户多任务OS（我们现在的微机（电脑）模式）
3、多用户多任务OS

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OS的基本特性：

并发、共享、虚拟、异步

1、并发

• 并发：事件在同一时间段内发生
• 并行：事件在同一时刻发生

2、共享

• 互斥共享方式：一段时间内只能允许一个进程访问资源（eg：CPU）

临界资源（独占资源）：在一段时间内只允许一个进程访问的资源

• 同时共享方式：一段时间内允许多个进程“同时”访问（eg：磁盘）

此处同时是宏观的，微观上交替执行

3、虚拟

1、时分复用（时间片）

• ①虚拟处理机技术
• ②虚拟设备技术

2、空分复用技术

• 提高存储空间利用率
• 该技术利用存储器的空闲空间（eg：某程序阻塞时被换出到外存而空出来的内存空间）来存放其他程序以提高内存利用率

3、异步

• 异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进
• “走走停停”

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OS内核的功能

1、支撑功能：

中断处理、时钟管理、原语操作

① 中断处理:
eg：I/O请求产生的进程优先级高
② 时钟管理:
对时间片轮调的管理，当时间片用完后，时钟管理产生一个中断信号，使调度程序重新调动
③原语操作：

• 原语：由若干条指令组成的，用于完成一定功能的过程
• 原语操作：要么全做、要么全不做、不可分割（原子性）

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处理机的双重工作模式

• 处理机至少需要两种单独运行模式：
  用户态（目态）、内核态（管态、系统态）
• 模式态表示当前模式：内核态（0）、用户态（1）

特权指令：指在内核态下运行的指令
非特权指令：指在用户态下运行的指令

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中断

中断是硬件通过系统总线发送异常发送信号到CPU来触发的

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OS主要功能与基本功能

主要功能：

为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊的、高效的运行，并能最大限度的提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用

基本功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理

1、处理机管理功能

①进程控制：

• 创建进程
• 撤销已结束进程
• 进程状态转换

②进程同步： 使用的机制是信号量机制
③进程通信：

• 交换信息
• 直接通信

④调度

• 作业调度：外存→内存（程序调度）
• 进程调度：内存→CPU

2、存储器管理功能

①内存分配和回收

• 静态分配方式
• 动态分配方式

②内存保护

• 确保每道用户程序都仅在自己的内存空间运行
• 不允许用户程序访问OS的程序和数据

③地址映射

• 逻辑地址对应物理地址

④内存扩充

• 借用虚拟化存储技术
• Ⅰ请求调入功能
• Ⅱ置换功能

3、设备管理功能

主要功能：
Ⅰ完成用户进程提出的I/O请求
Ⅱ提高CPU和I/O设备的利用率

• 缓冲管理：有效缓和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾
• 缓冲区机制

4、文件管理功能

目录管理

• 目录项包括：文件名、文件属性、物理位置
• 按名存取

文件的读\写管理和保护