操作系统(简称OS,一种系统软件)
OS主要任务之一:对资源进行管理,有序控制软硬件资源的分配,使用和回收,使资源能够共享
三种资源管理技术:资源复用,资源虚拟,资源抽象
资源复用:让众多进程共享物理资源。两种基本方法:空分,时分
资源虚拟:把一个物理资源转变成多个逻辑上的对应物(例如虚拟打印机)
资源抽象:通过软件来屏蔽硬件资源的实现细节,简化对硬件的操作,控制和使用
操作系统的4种观点:1.服务用户的观点2.资源管理观点3.系统实现观察4.进程交互观点
操作系统的功能:
处理机管理(进程为单位):实现CPU的分配和回收,最终归为进程管理。
存储管理:对内存进行管理,提高内存利用率。
设备管理:完成用户提出的I/O请求,提高CPU和I/O设备利用率。
文件管理:实现软件资源的存取,共享和保护。
用户接口:提供系统调用,一组控制操作命令。
操作系统特征:
并发性:并发是指在一段时间内,宏观上系统中有多个程序在“同时”运行。
并行是指两个或两个以上的事件或活动在同一时刻发生(如正在打印的同时,也在输入数据)。
共享性:资源可被多个并发执行的进程所使用。
异步性:也称不确定性。程序执行过程中以不可预知的速度向前推进。
虚拟性:虚拟系统,虚拟处理机,虚拟内存,虚拟设备,虚拟文件系统。
操作系统的发展和分类:
发展:
人工操作阶段:“人机矛盾”,资源利用率低。
监控程序阶段:单道程序设计。
多道程序设计阶段:宏观上看并行,微观上看串行,提高CPU利用率。作业周转时间延长,资源管理复杂
分类:
批处理操作系统:脱机工作,成批处理,多道程序运行,作业周转时间长
分时操作系统:划分CPU的时间为若干片段,“时间片”
实时操作系统:响应及时和可靠性高。(民航票务系统,信息查询系统..)
个人操作系统
网络操作系统
分布式操作系统
嵌入式操作系统
操作系统结构:
微内核结构:只给内核分配一些最基本的功能,运行在内核模式。(内存管理,进程间通信),其他OS服务都运行在用户模式,称为服务进程。
单体式结构:模块按照功能需求自由组合。
层次式结构:将OS划分为若干模块,按调用次序排成若干层次。
虚拟机结构:
处理器管理:CPU以进程为单位,最重要的是CPU调度,也就是进程调度。
处理器状态:
指令:特权指令(提供给OS核心程序使用),非特权指令。
CPU状态:系统态(管态):可以执行全部指令。用户态(目态):禁止使用特权指令。
处理器状态转换(中断处理机制:唯一):
一:程序请求OS服务,执行系统调用。
二:程序运行时产生中断(意外或企望)或异常事件,转向中断异常处理程序工作。