【操作系统】01 操作系统概述

1.1 操作系统的概念

1.1.1 操作系统的地位

计算机系统由硬件和软件两部分构成的。软件又分为系统软件和应用软件两类，操作系统是最基本也是最重要的系统软件。

1.1.2 操作系统的作用

• 管理系统中的各种资源
• 为用户提供友好的界面

1.1.3 操作系统的定义

操作系统是位于硬件层之上、其他所有软件层之下的一个系统软件，使得管理系统中的各种软件和硬件资源得以充分利用，方便用户使用计算机系统。

1.2 操作系统的历史

为了方便而有效的使用硬件，导致操作系统的产生。

1.2.1 操作系统的产生

1. 手动操作阶段
2. 批处理阶段
3. 执行系统阶段

1.2.2 操作系统的完善

1. 多道批处理系统
2. 分时系统
3. 实时处理阶段
4. 通用操作系统

1.3 操作系统的特性

1.3.1 并发性

同时运行多个程序（宏观）

1.3.2 共享性

多个用户程序共享系统中的各种资源。

1.3.3 异步性

在宏观上系统同时运行多个程序，这些程序（连同操作系统）是交替执行的。交替的切换点是中断，中断使用户程序切换到操作系统。

1.3.4 虚拟性

把一个 CPU 分成多个虚拟的 CPU 来达到同时运行多个程序的目的。

1.4 操作系统的分类

1.4.1 多道批处理系统

• 多道：内存中同时存在多个正在处理的作业。
• 成批：作业逐批地进入系统，逐批地处理，逐批地离开系统

1.4.2 分时操作系统

• 多路性：一个主机可以与多个终端相连。
• 交互性：系统以对话的方式为各个终端用户服务。
• 独占性：因为计算机的运行速度很快，让每个用户都感觉独占整个计算机系统。

1.4.3 实时操作系统

• 实时控制
• 实时信息处理

1.5 操作系统的硬件环境

1.5.1 定时装置

• 绝对时钟
• 间隔时钟

1.5.2 系统栈

• 中断响应时保存中断现场，对于嵌套中断，被中断的程序的现场信息一次压入系统栈，中断返回时逆序弹出。
• 保存操作系统子程序间调用的参数、返回值、返回点以及子程序的局部变量。

1.5.3 特权指令与非特权指令

• 特权指令：只能在管态下才能执行的指令
• 非特权指令：在管态和目态下都能执行的指令

1.5.4 处理器状态及状态转换

• 管态：操作系统运行时所处的状态。

• 目态：一般用户程序运行时所处的状态。

• 目态到管态的转换：因为修改处理器状态属于特权指令，只能在管态执行，所以目态程序无法直接控制处理器状态的转换，只能通过中断来使用目态转换为管态。

• 管态转换为目态：通过修改程序状态字（置 PSW）来实现。

1.5.5 地址映射机构

1.5.6 存储保护设施

1.5.7 中断装置

1.5.8 通道与 DMA 控制器