操作系統(簡稱OS,一種系統軟件)
OS主要任務之一:對資源進行管理,有序控制軟硬件資源的分配,使用和回收,使資源能夠共享
三種資源管理技術:資源復用,資源虛擬,資源抽象
資源復用:讓眾多進程共享物理資源。兩種基本方法:空分,時分
資源虛擬:把一個物理資源轉變成多個邏輯上的對應物(例如虛擬打印機)
資源抽象:通過軟件來屏蔽硬件資源的實現細節,簡化對硬件的操作,控制和使用
操作系統的4種觀點:1.服務用戶的觀點2.資源管理觀點3.系統實現觀察4.進程交互觀點
操作系統的功能:
處理機管理(進程為單位):實現CPU的分配和回收,最終歸為進程管理。
存儲管理:對內存進行管理,提高內存利用率。
設備管理:完成用戶提出的I/O請求,提高CPU和I/O設備利用率。
文件管理:實現軟件資源的存取,共享和保護。
用戶接口:提供系統調用,一組控制操作命令。
操作系統特征:
並發性:並發是指在一段時間內,宏觀上系統中有多個程序在“同時”運行。
並行是指兩個或兩個以上的事件或活動在同一時刻發生(如正在打印的同時,也在輸入數據)。
共享性:資源可被多個並發執行的進程所使用。
異步性:也稱不確定性。程序執行過程中以不可預知的速度向前推進。
虛擬性:虛擬系統,虛擬處理機,虛擬內存,虛擬設備,虛擬文件系統。
操作系統的發展和分類:
發展:
人工操作階段:“人機矛盾”,資源利用率低。
監控程序階段:單道程序設計。
多道程序設計階段:宏觀上看並行,微觀上看串行,提高CPU利用率。作業周轉時間延長,資源管理復雜
分類:
批處理操作系統:脫機工作,成批處理,多道程序運行,作業周轉時間長
分時操作系統:划分CPU的時間為若干片段,“時間片”
實時操作系統:響應及時和可靠性高。(民航票務系統,信息查詢系統..)
個人操作系統
網絡操作系統
分布式操作系統
嵌入式操作系統
操作系統結構:
微內核結構:只給內核分配一些最基本的功能,運行在內核模式。(內存管理,進程間通信),其他OS服務都運行在用戶模式,稱為服務進程。
單體式結構:模塊按照功能需求自由組合。
層次式結構:將OS划分為若干模塊,按調用次序排成若干層次。
虛擬機結構:
處理器管理:CPU以進程為單位,最重要的是CPU調度,也就是進程調度。
處理器狀態:
指令:特權指令(提供給OS核心程序使用),非特權指令。
CPU狀態:系統態(管態):可以執行全部指令。用戶態(目態):禁止使用特權指令。
處理器狀態轉換(中斷處理機制:唯一):
一:程序請求OS服務,執行系統調用。
二:程序運行時產生中斷(意外或企望)或異常事件,轉向中斷異常處理程序工作。