• 操作系统学习笔记——操作系统基础


    操作系统(OS):是指①控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并②合理地组织调度计算机的工作和资源分配,以③提供给用户和其它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。

     操作系统的特征:①②是两个最基本特征,二者互为存在条件。

    ①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(一个计算机同时执行多个程序,但一个cpu(单核)依次只能处理一个程序);(区别并行:指两个或多个事件在同一时刻同时发生,多核处理器同时处理多个程序)

    ②共享: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,但一个时间段内只能一个进程访问资源;

    ③虚拟:是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物;

    ④异步: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。

    指令:

    ①特权指令:不允许用户程序使用,如内存清零指令;

    ②非特权指令:如普通的运算指令。

    两种处理器状态:由程序状态字寄存器(PSW)中某个标志位来标识

    ①用户态(目态):此刻CPU只能执行非特权指令;

    ②核心态(管态):特权指令,非特权指令都可以执行。

    两种程序:

    ①内核程序:操作系统的管理者,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;

    ②应用程序:只能执行非特权指令,执行在用户态。

    内核:计算机上配置的底层软件,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那些程序就是内核程序。

    中断的概念和作用:用户态到核心态的切换时通过中断实现的,并且中断是唯一途径

    ①当中断发生时,CPU立即进入核心态;

    ②当中断发生后,当前运行的进程暂停运行,并由操作系统内核对中断进行处理;

    ③对于不同的中断信号,会进行不同的处理

    核心态到用户态只需要执行一个特权指令(本身就在核心态),将PSW进行切换。

    广义的中断:

    ①内中断:也称异常、例外、陷入,信号来源于CPU内部与当前执行的指令有关,分为自愿中断(指令中断)和强迫中断(硬件故障和软件中断);

    ②外中断:也称狭义的中断,信号来源于CPU外部与当前执行的指令无关,分为外设请求和人工干预。

    外中断的处理过程:

    ①每条指令执行结束后,CPU检查是否有外部中断信号;

    ②若有外部中断信号,则需要保护被中断进程的CPU环境;

    ③根据中断信号类型转入相应的中断处理程序;

    ④恢复原进程的CPU环境并退出中断,返回原进程继续往下执行。

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