1操作系统概念

1.1_1 操作系统的概念、功能和目标

作为用户和计算机硬件之间的接口

• 提供的功能
• 命令接口（联机命令接口|脱机命令接口）
• 程序接口
• GUI（图形用户界面win|ios|andrio）
• 目标
• 方便用户使用

1.1_2 操作系统的特征

（1）并发|并行

并发：多个事件交替发生（宏观同时发生、微观交替进行）

并行：多个事件同时发生

并发是操作系统很重要的一个基本特性

二者区别：

（2）共享

两种资源共享方式

• 互斥共享方式：一个时间段内只允许一个进程访问该资源
• 同时共享方式：允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问

并发性和共享性互为存在条件：

（3）虚拟

概念：把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物

• 空分复用计数
• 时分复用计数

（4）异步

概念：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，而是走走停停的，以不可预知的速度向前推进。只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。

1.1_3 操作系统的发展与分类

OS的发展与分类

• 手工操作阶段（用户独占全机、人机速度矛盾）
• 
• 单道批处理系统（外围机——磁带）

• 多道批处理系统（操作系统开始出现）

• 分时操作系统（轮流处理作业、不能处理紧急任务）
• 实时操作系统（可优先处理紧急任务）
• 硬实时系统：必须在严格的时间内完成处理
• 软实时系统：可以偶尔犯错
• 网络操作系统
• 分布式操作系统
• 个人计算机操作系统

1.1_4 操作系统的运行机制与体系结构

OS的运行机制和体系结构

• 运行机制
• 两种指令（特权指令|非特权指令）
• 两种处理器状态（核心态（root）|用户态）
• 两种程序
  • 内核程序(运行在核心态 )
  • 应用程序
• 操作系统内核
• 时钟管理（实现计时功能）
• 中断处理
• 原语（程序运行具有原子性，不可中断）
• 对系统资源进行管理的功能
  • 进程管理
  • 存储器管理
  • 设备管理

1.1_5 中断和异常

• 中断机制的诞生
• 操作系统介入，开展管理工作
• “用户态—>核心态”是通过中断实现的。并且中断是唯一途径，只有中断才能实现并发
• 中断的概念和作用
• 中断的分类

（1）内中断（异常）

• • 陷阱（trap）
  • 故障（fault）
  • 中止（abort）

（2）外中断 （CPU外部）

• 外中断的处理过程

1.1_6 系统调用

概念：应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。保证系统的稳定性和安全性。

系统调用和库函数的区别：

• 系统调用是操作系统向上层提供的接口
• 有的库函数是对系统调用的进一步封装
• 当今编写的应用程序大多是通过高级语言提供的库函数间接地进行系统调用

1.1_7 操作系统的体系结构

• 大内核（将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态，如Linux）
• 微内核（只把最基本的功能保留在内核，如Windows NT）

1.1_8 虚拟机

概念:使用虚拟化技术，将一台物理机器虚拟化为多台虚拟机器(Virtual Machine, VM)，每个虚拟机器都可以独立运行一个操作系统

同义术语:虚拟机管理程序/虚拟机监控程序/Virtual Machine Monitor/Hypervisor