操作系统知识点总结-第一章.概述

第一章 操作系统概述

1. OS的概念和功能

• 概念:
    操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配；以提供给用户和其他软件方便的接口和环境；它是计算机系统中最基本的系统软件。
• 功能：
    处理机管理：主要控制和管理CPU的工作。
    存储管理：主要进行内存的分配和管理
    设备管理：主要管理基本的输入输出设备
    文件管理：负责对计算机文件的组织、存储、操作和保护等。
    进程管理：也称为作业管理，是指对计算机所进行的操作进行管理。

2. OS的发展、特征

• 单道批处理阶段
    优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升。
    缺点：内存中仅有一道程序运行，CPU有大量空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。
• 多道批处理阶段
    优点：多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升。
    缺点：用户相应时间长，没有人机交互功能。
• 分时操作系统
    优点：用户请求可以被即时相应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立。
    缺点：不能优先处理一些紧急任务。
• 实时操作系统
    优点：能够优先响应紧急任务

3. OS的运行机制

• 两种程序
    内核程序和应用程序
• 两种CPU状态
    核心态和用户态
• 两种指令
    特权指令和非特权指令

4. 中断和异常

• 有何作用
    “中断”是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径
• 中断和异常的区别
    内中断也称为异常（陷入、故障、终止），外中断是狭义的“中断”（时钟中断，I/O中断）
• 如何处理中断和异常
    异常（内中断）：陷入是程序故意引发的；故障可能被内核程序修复，修复后由核心态转为用户态，继续执行；终止常发生与致命错误，一般直接终止该应用程序。
    中断（外中断）：不同的中断信号，需要用不同的中断处理程序来处理。

5. 系统调用

• 有何作用
    系统调用是操作系统提供给应用程序（程序员、编程人员）使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以通过系统调用用来请求获得操作系统内核的服务。
• 陷入/Trap/访管指令
    用于实现在用户态下运行的进程调用操作系统内核程序，即当运行的用户进程或系统实用进程欲请求操作系统内核为其服务时，可以安排执行一条陷入指令引起一次特殊异常。
• 系统调用的过程
    传递系统调用参数–>执行陷入指令(用户态)–>执行相应的请求内核程序处理系统调用（核心态）–>返回应用程序

6. OS体系结构

• 大内核
  将操作系统主要功能都作为系统内核
  优点：高性能
  缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
• 微内核
  只把最基本功能保留在内核
  优点：结构清晰，方便维护
  缺点：频繁的在核心态和用户态切换，性能低