第一章 操作系统概述
- 操作系统功能：计算机系统资源的管理者，用户和计算机硬件系统之间的接口，可用做扩充机器。
- 操作系统是一种系统软件。
- 操作系统特征并发，共享，虚拟，异步。
- 命令接口：用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行。
- 程序接口（系统调用，广义指令）：编程人员使用它们请求操作系统服务。
- 系统调用是操作系统提供给应用程序使用内核功能的接口。
- 系统中缓存全部由操作系统管理，用户不可见。
- 操作系统管理：处理机管理，存储器管理，文件管理，设备管理，用户接口。
- 多道批与单道相比，优点是cpu利用率高，系统吞吐量大。
- 中断技术使得多道批处理系统和io设备与cpu并行。
- 批处理操作系统的用户脱机使用计算机，作业成批处理，系统内多道程序并发执行，几乎无交互能力。
- 分时操作系统可以多个用户同时使用计算机，人机交互能力强，具有每个用户独立使用计算机的独占性，要求比较快速响应用户。
- 实时操作系统必须是在被控制对象规定时间处理来自外部的事件，通常采用抢占式的优先级高者优先算法，目标是安全可靠，及时 ，快速处理。
- 特权指令是计算机不允许用户直接使用的指令，只能操作系统自己使用，比如io指令，置中断指令，存取用于内存保护的寄存器，送程序状态字到程序状态字寄存器的指令。
- 核心态指令实际上是系统调用和一些针对时钟，中断，和原语的操作指令。
- 从用户态到核心态的唯一方法是中断或异常，通过硬件实现。
- 中断指来自cpu执行指令以外的事件的发生，通常与当前程序运行无关的事件，可设置屏蔽，如设备发出的io结束中断，时钟中断。
- 进入中断的程序，是操作系统程序。
- 异常（内中断，例外，陷入）指源自cpu执行指令内部的事件，一旦出现必须处理，如程序的非法操作码，地址越界，算数溢出，虚存缺页，和专门的陷入指令。
- 系统调用发生在用户态，执行在核心态。用户使用系统调用命令，该命令经过编译，形成若干参数和陷入指令（引起中断）。
- 系统调用的过程，传递系统调用参数，执行陷入指令，执行相应服务程序，返回用户态。
- 外部中断发生在用户态，执行在核心态。（缺页发生在用户态，执行在核心态）
- 访管指令只能自用户态使用，是程序自愿进管。
- 进程调度是操作系统内核进程，无需用户干预，发生执行都在核心态。
- 通用操作系统使用时间片轮转调度算法，程序不需要预定运行时间，程序执行时，必须要从起始位置开始执行。
- 时钟管理（置时钟），地址映射（重定位寄存器），中断系统都需要硬件支持。
- io指令需要中断操作，中断必须在核心态执行，所以输入输出必须要在核心态执行。
- 为啥要区分核心态和用户态，咋转换：目的是为了保护系统程序，用户态到核心态的转换发生在中断产生时，核心态到用户态的转换发生在中断返回用户程序时。
- 为啥说出现中断和通道技术，多道才有用：cpu与外设传输在时间上的重叠必须有中断和通道技术，cpu启动通道传输数据后便执行其他程序，通道进行输入输出，通道工作结束，通过中断向cpu发出中断请求，cpu暂停正在执行操作，转去处理中断，处理完继续原来工作，做到真正的cpu与io设备并行。（1)通道是一种控制一台或多台外设的硬件机构，一旦启动就独立于cpu，做到了输入输出与cpu并行，早期是主机不断询问（2）中断技术，在输入输出结束时候或者硬件发生故障，cpu才转去处理。
- 微内核：将内核中最基本的功能（如进程管理）保留在内核，那些不需要在核心态执行的功能移到用户态执行，根据分层被划分成若干服务程序，降低内核的设计复杂性。微内核最大的问题就是性能问题，要频繁的在核心态和用户态之间进行切换，系统开销大。
- 微内核结构的特点：添加系统服务时，不需修改内核，内核的服务越少越稳定，系统更可靠。