计算机操作系统基础知识-1

操作系统的定义

操作系统是一个大型的系统程序。他提供了一种用户接口方便用户控制计算机。他负责为应用程序分配和调度软硬件资源，控制应用程序并发活动，帮助用户存取和保护信息。

操作系统功能

1. 进程管理（CPU管理）

• 进程控制：创建，暂停，唤醒，撤销
• 进程调度：调度策略，优先级
• 进程通信

1. 内存管理功能

• 内存分配
• 内存共享
• 内存保护
• 虚拟内存

1. 设备管理

• 设备的分配和调度
• 设备无关性
• 设备传输控制
• 设备驱动

1. 文件管理

• 存储空间管理
• 文件操作
• 目录操作
• 文件和目录的存取权限管理

60年代硬件两个重大进展

• 中断技术：cpu收到外部信号（中断信号）后，停止当前工作转去处理外部事件，处理完毕后再回到原来工作中断处（断点）继续工作。
• 通道技术：专门处理外设和内存之间的数据传输的处理机。（外设和内存直接交换数据）

操作系统逻辑结构

CPU态

1. 支持操作系统最基本硬件架构

• CPU
• 内存
• 中断
• 时钟

1. CPU态（Mode）

• CPU工作状态
• 对资源和指令使用权限的描述

1. 态的分类

• 内核态（Kernel Mode）

能够访问所有资源和执行所有指令
管理程序/ OS内核

• 用户态（User Mode）

仅能访问部分资源，其他资源受限
用户程序

• 管态（Supervisor Mode）：介于内核态和用户态之间

1. 用户态和核态间的转换

• 用户态转核态

用户请求OS提供服务
发生中断
用户进程产生错误（内部中断）
用户态企图执行特权指令

• 核态转用户态

一般是中断返回：IRET

中断机制

1. 中断定义
2. 中断源和中断类型

• 中断源：引起系统中断的事件。
• 中断类型：

强迫型：程序没有预期，如IO、外部中断
自愿型：程序有预期的，如执行访管指令

1. 中断响应程序

（1）识别中断源
（2）保护断点和现场
（3）装入中断服务程序的入口地址
（4）进入中断服务程序
（5）恢复现场和断点
（6）中断返回

1. 中断响应实质

• 交换指令执行地址
• 交换CPU的态