Capítulo uno Descripción general del sistema operativo Wangdao Examen de ingreso de posgrado Resumen del sistema operativo

Descripción general del sistema operativo

1. El concepto y la función del sistema operativo

1. El concepto de sistema operativo

(1) El administrador de los recursos del sistema
(2) Proporciona servicios fáciles de usar a la capa superior
(3) El software más cercano al hardware

2. Funciones del sistema operativo

(1) El administrador de recursos del sistema:
antes de ejecutar un programa, el programa debe colocarse en la memoria antes de que pueda ser procesado por la CPU

(2) Proporcionar servicios simples y fáciles de usar a la capa superior:
ideas de empaquetado: el sistema operativo encapsula el hardware en servicios fáciles de usar, de modo que los usuarios no necesitan preocuparse por los principios subyacentes del hardware y solo necesitan dar instrucciones al sistema operativo para usar la computadora

Interfaz del programa: la interfaz del programa se puede usar para llamadas al sistema en el programa. Los usuarios comunes no pueden usar directamente la interfaz del programa,
pero solo pueden usar el código del programa indirectamente, como:

(3) El software más cercano al hardware: el
sistema operativo extiende la máquina de hardware : Organice la CPU, la memoria, el disco duro y otro hardware de manera razonable para que varios hardware puedan cooperar entre sí para lograr funciones más complejas

3. Revisión de conocimientos:
   

En segundo lugar, las características del sistema operativo

1. El sistema operativo tiene cuatro características

2. Simultaneidad

Se refiere a múltiples eventos que ocurren en el mismo intervalo de tiempo. Estos eventos ocurren simultáneamente en el nivel macro y alternativamente en el nivel micro.
Nota:
(1) A diferencia de paralelo, paralelo se refiere a múltiples eventos que ocurren al mismo tiempo
( 2) La CPU de un solo núcleo solo puede ejecutar un programa al mismo tiempo, y cada programa solo se puede ejecutar al mismo tiempo.
(3) La CPU de múltiples núcleos puede ejecutar múltiples programas al mismo tiempo, y múltiples programas se pueden ejecutar en paralelo

3. Compartir

Significa que los recursos del sistema pueden ser utilizados por varios procesos que se ejecutan simultáneamente en la memoria.
Dos métodos para compartir recursos:

Ejemplo:
método de uso compartido mutuamente exclusivo: la cámara solo se puede asignar a uno de los procesos de WeChat o QQ en el
mismo período de tiempo. Método de uso compartido simultáneo: WeChat y QQ envían archivos a amigos y los dos procesos acceden a los recursos del disco duro al mismo tiempo (alternativamente microscópicamente)

4. Virtual

Se refiere a convertir una entidad física en varias contrapartes lógicas.

Tecnología de memoria virtual: los usuarios solo tienen memoria 4G en funcionamiento, pero pueden ejecutar varios software con una memoria total superior a 4G.
Tecnología de procesador virtual: la CPU de un solo núcleo puede ejecutar varios al mismo tiempo Procedimiento (alternado microscópicamente)

5. Asincrónico

Se refiere a que la implementación del proceso no es consistente hasta el final, pero se detiene y avanza, y avanza a una velocidad desconocida

6. Revisión de conocimientos:
   

Nota:

1. Concurrencia y compartición existen condiciones mutuamente
2. La simultaneidad y el uso compartido son las dos características más básicas de un sistema operativo. Sin estas dos, no hay virtual y asincrónico

3. El desarrollo y clasificación de sistemas operativos

1. Resumen de conocimientos

2. Etapa de operación manual

Principales desventajas: contradicción entre la velocidad hombre-máquina y la utilización de recursos extremadamente baja

3. Sistema de procesamiento por lotes de un solo canal

Introducir tecnología de entrada / salida fuera de línea (completa con máquina periférica + cinta), y el programa de supervisión es responsable de la entrada y salida del trabajo.

Principales ventajas: aliviar un cierto grado de contradicción de velocidad entre humanos y máquinas y mejorar la utilización de los recursos.
Principales desventajas: solo puede haber un programa ejecutándose en la memoria, y el siguiente programa solo puede ejecutarse después del final del programa. La CPU tiene mucho tiempo Mientras espera a que se complete la E / S, la utilización de recursos sigue siendo baja

4. Sistema de procesamiento por lotes de varias pasadas

El sistema operativo nació oficialmente para admitir la ejecución simultánea de varios programas.
Principales ventajas: ejecución simultánea de varios programas, uso compartido de recursos informáticos y utilización de recursos muy mejorada.
Principales desventajas: no hay función de interacción persona-computadora (los usuarios no pueden controlar la ejecución del programa en el medio, (Solo se puede esperar a que se complete el procesamiento de la computadora)

5. Sistema operativo de tiempo compartido

La computadora sirve a cada usuario / trabajo por turnos en unidades de intervalos de tiempo, y el usuario puede interactuar con la computadora a través del terminal.
Principales ventajas: resuelve el problema de la interacción persona-computadora, permite que múltiples usuarios usen la misma computadora y cada usuario es independiente entre sí.
Principales desventajas: Algunas tareas urgentes no se pueden procesar primero y el sistema operativo es completamente justo para cada usuario / trabajo.

6. Sistema operativo en tiempo real

Ventaja principal: puede responder primero a algunas tareas urgentes, y algunas tareas urgentes no necesitan colas de tiempo

7. Varios otros sistemas operativos

Sistema operativo de red Sistema operativo
distribuido Sistema
informático personal

8. Revisión de conocimientos:
   

4. Mecanismo operativo y arquitectura del sistema operativo

1. Instrucciones: Se refiere a los comandos más básicos que el procesador (CPU) puede reconocer y ejecutar.
   

2. Dos instrucciones:
   

3. Dos estados del procesador:
   

4. Dos procedimientos:
   

5. Kernel: El
   kernel es el software subyacente en la computadora y es la parte más básica y central del sistema operativo.
   El programa que implementa las funciones del kernel es el programa del kernel
   

6. Diagrama del kernel del sistema operativo:
   

7. Revisión de conocimientos:
   

Cinco, interrupción y excepción

1. La función de la interrupción: hará que la CPU cambie del modo de usuario al modo de núcleo inmediatamente, para que el sistema operativo pueda recuperar el control de la CPU

2. Las interrupciones son la única forma en que el kernel del sistema operativo recupera los derechos de uso de la CPU

3. Si no hay un mecanismo de interrupción, una vez que el programa de aplicación se ejecuta en la CPU, la CPU siempre ejecutará el programa, no hay concurrencia en absoluto.

4. Modo Core → Modo de usuario: ejecutar una instrucción privilegiada, es decir, modificar el indicador PSW para que sea modo de usuario, lo que significa que el sistema operativo renuncia al
   derecho de usar la CPU

5. Modo de usuario → modo de núcleo: activado por una interrupción. Después de que ocurre la interrupción, el proceso que se está ejecutando actualmente se suspende y el kernel del sistema operativo maneja la interrupción

6. Clasificación de interrupciones:
   

7. Revisión de conocimientos: