操作系统：第一章 计算机系统概述
本文已收录至 Github（MD-Notes），若博客中有图片打不开，可以来我的 Github 仓库：https://github.com/HanquanHq/MD-Notes，涵盖了互联网大厂面试必问的知识点，讲解透彻，长期更新中，欢迎一起学习探讨 ~ 另外：
面试必会系列专栏：https://blog.csdn.net/sinat_42483341/category_10300357.html
操作系统系列专栏：https://blog.csdn.net/sinat_42483341/category_10519484.html
王道操作系统 第一章 - 计算机系统概述
目录
- 王道操作系统 第一章 - 计算机系统概述
- 操作系统概念
- 操作系统是系统资源的管理者
- 命令接口
- 操作系统四个特征
- 1、并发
- 2、共享
- 3、虚拟
- 4、异步
- 操作系统的发展与分类
- 1、手工操作阶段（纸带机）
- 2、批处理阶段：单道批处理系统（脱机输入/输出技术）
- 3、多道批处理系统（多个程序并发运行）
- 4、分时操作系统
- 5、实时操作系统
- 6、网络操作系统、分布式操作系统、个人计算机操作系统...
- 操作系统的运行机制
- 两种指令
- 两种处理器状态
- 两种程序
- 中断和异常
- 中断的作用
- 中断的类型
- 系统调用
- 大内核 / 微内核
- 1、大内核（Linux，Unix）
- 2、微内核（Windows NT）
操作系统概念
操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，目标是向上层提供方便易用的服务。
操作系统是系统资源的管理者
- 提供的功能：处理机管理、存储器管理、文件管理、设备管理
- 目标：安全、高效
命令接口
联机命令接口：交互式命令接口，例如 cmd
脱机命令借口：例如批处理 bat 文件
程序接口：可以在程序中进行 系统调用（即广义指令）来使用程序接口。普通用户不能直接使用程序接口，只能通过程序代码间接调用
操作系统四个特征
1、并发
并发 是指多个事件在 同一时间间隔 内发生（微观上交替），并行是指多个事件在 同一时刻 发生
2、共享
互斥共享方式（摄像头）、同时共享方式（扬声器）。没有并发性，共享性就没有存在的意义。并发和共享互为存在条件，也是最基本的两个特征。
3、虚拟
虚拟存储器技术（空分复用技术），虚拟处理器技术（时分复用技术）。没有并发性，虚拟性就没有存在的意义。
4、异步
进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进。只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。
操作系统的发展与分类
1、手工操作阶段（纸带机）
用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低
2、批处理阶段：单道批处理系统（脱机输入/输出技术）
由监督程序控制作业的输入、输出，资源利用率有一定的提升
3、多道批处理系统（多个程序并发运行）
操作系统正式诞生；没有人机交互功能
4、分时操作系统
计算机以时间片为单位，为各个系统轮流提供服务，解决了人机交互问题
5、实时操作系统
硬实时系统、软实时系统
6、网络操作系统、分布式操作系统、个人计算机操作系统…
操作系统的运行机制
两种指令
CPU在设计和生产的时候，就划分了特权指令、非特权指令。因此CPU执行一条指令前，就能判断出其类型。
- 特权指令：例如内存清零指令，只允许操作系统内核来使用
- 非特权指令：应用程序只能使用非特权指令，例如加法指令、减法指令
两种处理器状态
CPU 中有 程序状态寄存器 PSW，其中用 1 表示内核态，用 0 表示用户态。
- 内核态（管态）：CPU处于内核态时，说明正在运行的是内核程序（此时可以执行特权指令）
- 用户态（目态）：说明正在运行的是用户程序
转变方式：
- 内核态 -> 用户态：一条修改 PSW 的特权指令
- 用户态 -> 内核态：由中断引起，硬件自动完成
两种程序
内核程序
应用程序
中断和异常
中断的作用
中断是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径。
中断的类型
- 内中断（异常）：与当前执行的指令有关，中断信号来源于CPU内部
- 例如，非法除0，缺页
- 例如，用户程序想请求操作系统内核的服务，会执行陷入指令。系统调用就是通过 trap 指令完成的。
- 外中断：与当前执行的指令无关，中断信号来源于CPU外部。CPU在每一条指令执行结束时，都会例行检查是否有外中断信号需要处理
- 例如，来自时钟部件 / IO 设备的中断信号
系统调用
凡是与共享资源有关的操作，都必须通过系统调用完成，这样保证系统的稳定性和安全性。
- 设备管理：完成设备的 请求 / 释放 / 启动
- 文件管理：完成文件的 读 / 写 / 创建 / 删除
- 进程控制：进程的 创建 / 撤销 / 阻塞 / 唤醒
- 进程通信：进程之间 消息传递 / 信号传递
- 内存管理：内存的 分配 / 回收
大内核 / 微内核
1、大内核（Linux，Unix）
将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态
优点：高性能
缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
2、微内核（Windows NT）
只把最基本的功能保留在内核
优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
缺点：需要频繁在用户态、内核态之间切换，性能低
操作系统：第一章 计算机系统概述相关推荐
- 【408计算机考研】操作系统——第一章 计算机系统概述
文章目录 第一章 计算机系统概述 1.1操作系统的基本概念 1.1.1操作系统的概念 1.1.2操作系统的特征 1.1.3操作系统的目的和功能 1.2操作系统发展历程 1.2.1手工操作阶段(此阶段无 ...
- (王道408考研操作系统)第一章计算机系统概述-第一节4：中断和异常
注意!!! 本节内容和<计算机组成原理>中的中断有重合,如果需要详细了解的话可以点击链接跳转:(计算机组成原理)第七章输入和输出系统-第四节2:I/O方式之程序中断方式 为了内容完整,部分 ...
- (王道408考研操作系统)第一章计算机系统概述-第一节2：操作系统的发展史
文章目录 一:手工操作阶段(此阶段无操作系统) 二:批处理阶段(操作系统开始出现) (1)单道批处理系统 (2)多道批处理系统 三:分时系统 四:实时系统 五:网络操作系统和分布式计算机系统(了解) ...
- 操作系统 第一章 计算机系统概述
1.1 操作系统的基本概念 计算机系统自上而下可以分为四部分:硬件.操作系统.应用程序和用户.操作系统管理各种计算机硬件,为应用程序提供基础,并充当计算机硬件与用户之间的中介. 操作系统是指控制和管理 ...
- (王道408考研操作系统)第一章计算机系统概述-第一节5：系统调用
文章目录 一:什么是系统调用 二:系统调用分类 三:系统调用和核心态用户态的关系 四:系统调用与库函数的关系 五:操作系统的运行环境 前面说过,操作系统接口分为命令接口和程序接口,其中命令接口允许用户 ...
- (王道408考研操作系统)第一章计算机系统概述-第一节1：操作系统基本概念以及目标和功能
文章目录 一:操作系统的概念 二:操作系统的目标和功能 (1)作为计算机系统资源的管理者 (2)作为用户和计算机硬件系统的接口 A:命令接口 B:程序接口 (3)需要实现对硬件机器的扩展 三:操作系统 ...
- (王道408考研操作系统)第一章计算机系统概述-第一节3：操作系统的运行机制与体系结构
文章目录 一:两种指令.两种处理器状态.两种程序 二:操作系统的内核 (1)内核 A:时钟管理 B:中断机制 C:原语 D:系统控制的数据结构及处理 (2)大内核和微内核 一:两种指令.两种处理器状态 ...
- 第一章 计算机系统概述 1.2.3 计算机的多级层次结构 [计算机组成原理笔记]
第一章 计算机系统概述 1.2.3 计算机的多级层次结构 本笔记参考书目: 计算机组成原理(第六版.立体化教材)白中英.戴志涛 2021王道计算机组成原理视频公开课 本节重点: 计算机系统的五层结构: ...
- 第一章 计算机系统概述 1.2.2 各硬件部分的介绍 [计算机组成原理笔记]
第一章 计算机系统概述 1.2.2 各硬件部分的介绍 本笔记参考书目: 计算机组成原理(第六版.立体化教材)白中英.戴志涛 2021王道计算机组成原理视频公开课 本节重点: 主存储器.运算器和控制器的 ...
最新文章
- 如何查看oracle 查版本号
- UI 和 UX，区别在哪里？
- Xamarin XAML语言教程使用属性设置进度条的当前进度
- [LeetCode] NO. 100 Same Tree
- websocket 之入门 (一)
- 设计模式 之 《组合模式》
- matlab impdt,实验1 基于Matlab的数字信号处理基本操作
- uc3842改可调电源教程_明纬开关电源改可调详细教程
- win10使用网络共享功能的方法
- 系统仿真平台SkyEye可替代国外Matlab/Sumlink等同类软件
- 2016级算法期末上机-H.难题·AlvinZH's Fight with DDLs III
- 模拟电子技术不挂科学习笔记1（半导体基础、二极管）
- Mybatis简单入门及配置文件标签详情
- 采用open***对两台流量卡arm设备进行通讯（公有云）
- 软件测试测试常见分类有哪些？
- 百度CNZZ统计留痕引流工具 日引流过万ip
- 2011端午节搞笑短信大全
- 809-Expressive Words
- 三，标识符（identifier）讲解
- vue3 项目中 watch 各种不触发