1.操作系统概述

简介: 1.操作系统概述

第一章导论

操作系统概述

  • 并发指的是多个程序可以同时运行的现象。并发的"同时"是经过上下文快速切换,使得看上去多个进程同时都在运行的现象,是一种OS欺骗用户的现象。
  • 并行的"同时"是同一时刻可以多个进程在运行(处于running)

RAM随机存取存储器,也叫主存,它可以随时读写,速度很快,通常作为 操作系统 或者其他正在运行中的程序的临时数据存储介质 BIOS基本输入输出系统,是个人电脑启动时加载的第一个软件,其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,保存着计算机最重要的基本输入输出程序,开启后自己按程序和系统自启动程序。它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

ROM只读存储的简称,是一种只能读出实现所存数据的固态半导体存储器。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,并且资料不会因为电源关闭而消失。

EPROM是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片——即非易失性的(非挥发性)

cpu的状态

  • 特权指令:在内核态(管态)下运行的指令
  • 不仅能访问用户空间,还能访问系统空间。
  • 如启动外部设备、设置系统时钟、管中断、切换执 行状态、I/O指令
  • 非特权指令:在用户态(目态)下运行的指令
  • 应用程序所使用的都是非特权指令。
  • 防止应用程序的运行异常对系统造成破坏。
  • 仅能访问用户空间

处理器每执行完一条指令以后,硬件的中断扫描机构立即检查有无中断发生。若无,继续执行,若有,暂停当前进程,转由OS内核的中断处理程序接手。

操作系统作为用户和计算机硬件系统之间的接口,可以通过以下3种方式使用计算机:

  1. 命令行界面(CLI)
  2. 图形用户界面(GUI)
  3. 应用程序接口(API)

OS结构设计

  • 模块化结构:将OS划分为若干个具有一定 独立性的模块。
  • 分层式结构:划分层次,每一层仅使用下一层所提供的功能和服务。
  • 微内核OS结构:内核仅保留极少的功能,提供服务之间的通信机制。在设计微内核OS时,采用了面向对象的技术,与传统的操作系统相比,其优点是提高了系统的灵活性、可扩充性,增强了系统的可靠性,提供了对分布式系统的支持,增强了系统的可靠性和可移植性。但是,微内核与文件管理、设备驱动、虚拟内存管理、进程管理等其他上层模块之间需要有较高的通信开销。
  • 宏内核则将所有功能整合在一起,各个功能模块之间可以直接调用。这样的优势就是性能极高,但其缺点也很明显,就是其耦合度高,一旦其中一个模块出现问题,其他所有的模块都可能会受到影响。

系统调用

系统调用操作系统内核提供给应用程序的基础接口,需要运行在操作系统的核心模式下,以确保有权限执行某些 CPU 特权指令。 系统调用本身并非内核函数,但它是由内核函数实现的。 用户程序可以利用这组接口来调用系统服务,例如磁盘I/O会用到的open,write,read等服务。


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