第1章　操作系統引論

1.1　復習筆記

一、操作系統的目標和作用

1操作系統的目標

（1）方便性。

（2）有效性。

（3）可擴充性。

（4）開放性。

2操作系統的作用

（1）OS作為用戶與計算機硬件系統之間的接口。

（2）OS作為計算機系統資源的管理者。

（3）OS實現了對計算機資源的抽象。

二、操作系統的發展過程

1未配置操作系統的計算機系統

（1）人工操作方式。

（2）脫機輸入/輸出方式。

2單道批處理系統

3多道批處理系統

多道批處理系統特征：多道、宏觀上并行、微觀上串行。

4分時系統

分時系統的特征：多路性、獨立性、及時性、交互性。

5實時系統

（1）實時系統的類型

①工業（武器）控制系統，如火炮的自動控制系統、飛機的自動駕駛系統，以及導彈的制導系統等。

②信息查詢系統，如飛機或火車的訂票系統等。

③多媒體系統。

④嵌入式系統。

（2）實時系統最主要的特征便是及時性與可靠性。

6微機操作系統的發展

微機操作系統按運行方式分為以下幾類：

（1）單用戶單任務操作系統。

（2）單用戶多任務操作系統。

（3）多用戶多任務操作系統。

三、操作系統的基本特性

1并發（Concurrence）

區分并行與并發

（1）并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發生；

（2）并發性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。

2共享（Sharing）

目前實現資源共享的主要方式有以下兩種：

（1）互斥共享方式。

（2）同時訪問方式。

3虛擬（Virtual）

4異步（Asynchronism）

并發和共享是多用戶（多任務）OS的兩個最基本的特征。

四、操作系統的主要功能

1處理機管理功能

對處理機的管理可歸結為對進程的管理。處理機管理的主要功能有：

（1）進程控制。

（2）進程同步。

（3）進程通信。

（4）調度。

2存儲器管理功能

（1）內存分配。

（2）內存保護。

（3）地址映射。

（4）內存擴充。

3設備管理功能

（1）緩沖管理。

（2）設備分配。

（3）設備處理。

4文件管理功能

（1）文件存儲空間的管理。

（2）目錄管理。

（3）文件的讀/寫管理和保護。

5操作系統與用戶之間的接口

（1）用戶接口

用戶接口進一步分為聯機用戶接口、脫機用戶接口和圖形用戶接口三種。

（2）程序接口

程序接口是由一組系統調用組成的，每一個系統調用都是一個能完成特定功能的子程序。

6系統調用

（1）系統調用又被稱為廣義指令。

（2）系統調用的相關處理都是在核心態下進行。

（3）系統調用按功能分類為：設備管理、文件管理、進程控制、進程通信、內存管理。

五、操作系統的運行環境

1內核態與用戶態

（1）操作系統的內核是計算機上配置的底層軟件，是操作系統最基本、最核心的部分。

（2）操作系統內核的核心功能包括時鐘管理，中斷處理，原語，進程管理，存儲器管理，設備管理。

（3）用戶態也叫做目態，核心態也叫做管態。

2操作系統的指令分為特權指令和非特權指令。

（1）特權指令是只能由操作系統才能執行的指令，如I/O指令、內存清零指令，只能在核心態下執行。

（2）非特權指令是用戶可以去執行的指令，在用戶態下執行。

3中斷與異常

（1）中斷分為內中斷和外中斷。其中，內中斷信號的來源是CPU內部，與當前執行指令的有關；外中斷信號的來源是CPU外部，與當前執行指令的無關。

（2）內中斷也稱為異常或者陷入（trap）。

（3）外中斷就是狹義上的中斷。

（4）中斷可以使CPU從用戶態切換為核心態。

六、微內核OS結構

（1）基本概念

微內核并非是一個完整的OS，而只是將操作系統中最基本的部分放入微內核，微內核通常包含以下幾部分：

①與硬件處理緊密相關的部分；

②一些較基本的功能；

③客戶和服務器之間的通信。

（2）微內核的基本功能

①進程（線程）管理。

②低級存儲器管理。

③中斷和陷入處理。

（3）微內核操作系統的優點

①提高了系統的可擴展性。

②增強了系統的可靠性。

③可移植性強。

④提供了對分布式系統的支持。

⑤融入了面向對象技術。

（4）微內核操作系統存在的問題

微內核OS存在著潛在的缺點。其中最主要的是，較之早期OS，微內核OS的運行效率有所降低。