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一、 操作系统概述
操作系统思维导图分享：
1.1 操作系统的基本概念
计算机系统由下而上四部分：
硬件、操作系统、应用程序和用户；
充当硬件与用户之间的中介；
四大特征：并发、共享、虚拟、异步
并发：同一时间间隔同时进行，宏观同时，微观分时交替
共享：互斥共享（如打印机）、同时访问（分时共享，如磁盘）
虚拟： 虚拟是指把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物。
如虚拟处理器、虚拟存储器、虚拟设备
因此，操作系统的虚拟技术可以归纳为：时分复用技术，如处理器的分时共享；空分复用技术，如虚拟存储器。
异步：
1、操作系统作为计算机系统资源的管理者
处理机管理、存储器管理、文件管理、设备管理。
2、操作系统作为用户与计算机硬件系统之间的接口
（1） 命令接口（联机命令接口（交互式命令接口，适用分时或实时系统）、脱机命令接口（批处理命令接口，适用批处理系统））、程序接口；
（2） 程序接口
程序接口由一组系统调用命令（系统调用，也叫广义指令）组成。
（3） 图形接口（GUI）：调用系统调用
例题:
16：
19.
D
1.2 操作系统的发展与分类
手工操作阶段（无OS）->批处理（单道批处理->多道批处理（多道、宏观并行、微观串行））->分时操作系统（时间片轮转、人机交互）->实时操作系统（硬实时、软实时；特点：及时性、可靠性）->网络和分布式OS（同等地位，协作）->个人计算机OS
例题：
1：
D
6.
D
各类OS特点：
1.3 操作系统的运行环境
1.3.1 OS运行机制
操作系统内核程序、用户自编程序或应用程序；OS划分了用户态（目态）和核心态（管态）来区分两类程序。
操作系统内核大致包括：时钟管理、中断机制、原语（接近硬件、不可被中断（原子性）、运行时间短，使用频繁）、系统控制的数据结构及处理。
1.3.2 中断和异常的概念
OS内核工作在核心态，而用户程序工作在用户态。
当中断或异常发生时，运行用户态的CPU会立即进入核心态，这是通过硬件实现的。
中断，也称外中断，指来自CPU执行指令以外的事件的发生。如I/O中断、时钟中断；计时、启动定时运行的任务等。这一类中断通常是与当前程序运行无关的事件，即它们与当前处理机运行的程序无关。
异常不能被屏蔽，一旦出现应立即处理。
1.3.3 系统调用
所谓系统调用就是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能，系统调用可以被看做特殊的公共子程序。系统中的各种共享资源都由操作系统统一掌管。
这些系统调用按功能大致可分为如下几类：
系统调用执行过程：
例题：
2.批处理的主要缺点是缺少交互性；中断必须在核心态执行；多道性是为了提高系统利用率和吞吐量而提出的；OS中通道技术实际上是一种硬件技术。
3.
用户程序设计时，使用系统调用指令，该命令经过编译后，形成若干参数和陷入（trap）指令。
系统调用功能是操作系统向用户程序提供的接口。
用户及其应用系统是通过系统调用提供的支持和服务来使用系统资源完成其操作的。
4.中断是操作系统必须提供的功能；
7.中断系统和地址映射中的重定位都离不开硬件的支持；重置时钟也是由硬件直接完成的；
8.进入中断处理的程序在核心态执行，所以是操作系统程序；
9.从用户态转到核心态是由硬件中断机制完成的，而从核心态转到用户态是由操作系统程序执行后完成的。
10.
核心态执行：中断（缺页处理、时钟中断）、进程调度（OS内核进程）
用户态执行：命令接口（命令解释程序）
11.
在用户态发生：系统调用、外部中断、缺页
在用户态不可能发生：进程切换
12.16.只能在核心态运行：置时钟指令、输入/输出
13.只在用户态下使用访管指令；
15.广义指令即系统调用命令，工作在核心态，
17.核心态下可以执行除访管指令外的全部指令
20.
B
21.关中断是特权指令；
26.
C
1.4 操作系统的体系结构
大内核和微内核：
微内核：更低效、可靠、消耗大
例题：
C
本章小结：
特权指令：
诸如：清内存、置时钟、分配系统资源、修改虚存的段表或页表、修改用户的访问权限。
特权指令必须在核心态执行；用户态转为核心态唯一途径是中断或异常。