目录

1 操作系统概念

1.1 定义

1.2 功能

1.系统资源的管理者

2.用户和计算机硬件间接口

3.最接近硬件的层次

2 操作系统的特征

2.1 并发

2.2 共享

2.3 虚拟

2.4 异步

3 发展和分类

3.1 手工操作阶段

3.2 批处理阶段

1.单道批处理阶段

2.多道批处理系统

3.3 分时操作系统

3.4 实时操作系统

3.5 其他操作系统

4 操作系统的运行机制与体系结构

4.1 运行机制

4.2 操作系统内核

4.3 体系结构 

5 中断和异常

5.1 中断的概念和作用

5.2 中断的分类

1.内中断

2.外中断

5.3 外中断的处理过程

6  系统调用

6.1 系统调用概念与作用

1.概念

2.作用

6.2 系统调用与库函数区别

6.3 系统调用含义

1 操作系统概念

1.1 定义

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。

1.2 功能

1.系统资源的管理者

文件管理、存储器管理、处理机管理、设备管理

2.用户和计算机硬件间接口

命令接口：允许用户直接使用，包括联机命令接口（交互式）与脱机命令接口（批处理）

程序接口：通过用户程序间接使用

GUI（图形用户界面）

3.最接近硬件的层次

实现对硬件机器的拓展

2 操作系统的特征

2.1 并发

两个或多个事件在同一时间间隔内发生，在宏观上同时发生，在微观上交替发生（并行：两个或多个事件在同一时刻同时发生，如多核处理器可以同时运行多个程序），操作系统存在并发性。

2.2 共享

资源共享，指系统资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用，包括互斥共享（同一时间段只允许一个进程访问该资源）和同时共享方式（同一时间段允许多个进程“同时”访问该资源）。

并发和共享互为存在条件

2.3 虚拟

把一个物理实体变为若干个逻辑对应物，虚拟技术包括空分复用技术和时分复用技术。没有并发性就谈不上虚拟性。

2.4 异步

多到程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行是间断点，以未知的速度运行。只有系统拥有并发性才有可能导致异步性。

3 发展和分类

3.1 手工操作阶段

由于人机速度矛盾，会导致资源利用率较低。

3.2 批处理阶段

1.单道批处理阶段

引入脱机输入/输出技术，并监督程序负责控制作业的输入、输出。但内存中仅有单一程序运行，资源利用率低。

2.多道批处理系统

每次往内存输入多道程序，引入中断技术，由操作系统负责管理程序运行。但并未提供人机交互功能。

3.3 分时操作系统

计算机以时间片为单位轮流为各用户服务，解决了人机交互问题。但不能优先处理紧急任务。

3.4 实时操作系统

优先响应紧急任务，具有及时性和可靠性的特点，包括硬实时系统和软实时系统。

3.5 其他操作系统

网络操作系统、分布式操作系统、个人计算机操作系统（Windows XP、MacOs）

4 操作系统的运行机制与体系结构

4.1 运行机制

1.指令：CPU能识别、执行的最基本命令。指令包括不允许用户程序使用的特权指令和非特权指令

2.状态：CPU包括用户态（目态）和核心态（管态），CPU处于核心态时，可以执行上述两种质量，否则只能执行非特权指令。

3.程序：包括运行在核心态的内核程序和运行在用户态的应用程序

4.2 操作系统内核

内核:计算机配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。

包括始终管理、中断处理、原语；以及对系统资源进行管理的功能：进程管理、存储器管理和设备管理

4.3 体系结构 

5 中断和异常

引入中断使操作系统介入，展开管理工作

5.1 中断的概念和作用

1.中断发生时，CPU立即进入核心态。中断是用户态到核心态切换到唯一途径，核心态到用户态的切换是执行特权指令，将PSW的标志位设为用户态即可。

2.中断发生时，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理

3.不同的中断会进行不同的处理

5.2 中断的分类

1.内中断

内中断也称异常、例外，其信号源自CPU内部，与当前执行的指令有关。内中断包括自愿中断和强迫中断。

2.外中断

外中断信号源自CPU外部，与当前执行的指令无关。

5.3 外中断的处理过程

6  系统调用

6.1 系统调用概念与作用

1.概念

系统调用时操作系统提供给应用程序使用的接口。

2.作用

应用程序通过系统调用请求操作系统的服务，可以保证系统的稳定性和安全性。

6.2 系统调用与库函数区别

1.系统调用的相关处理在核心态进行，是操作系统向上层提供的接口

2.库函数可以对部分系统调用进行封装

6.3 系统调用含义

传入系统调用参数

-->执行陷入指令（用户态）

-->执行系统调用相应服务程序（核心态）

-->返回用户程序

注：1.陷入指令执行结束后立即引发一个内中断以进入核心态

2.发出系统调用请求在用户态，系统调用相应处理在核心态

3.陷入指令是唯一只能在用户态执行，而不可在核心态执行的指令