第一章 計算機系統(tǒng)概述

一、操作系統(tǒng)基本概念

1.1 定義

1.2 特征

并發(fā)

（并行：指兩個或多個事件在同一時刻同時發(fā)生）

共享

（并發(fā)性指計算機系統(tǒng)中同時存在中多個運行著的程序，共享性指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程共同使用）

虛擬

異步

并發(fā)和共享互為存在條件。沒有并發(fā)和共享，就談不上虛擬和異步，因此并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)的兩個最基本的特征

1.3 目標(biāo)和功能

1.作為計算機系統(tǒng)資源的管理者

• 處理機管理
• 存儲器管理
• 文件管理
• 設(shè)備管理

2.作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口

• 命令接口（分為聯(lián)機命令接口（交互式命令接口），脫機命令接口（批處理命令接口））
• 程序接口（由一組系統(tǒng)調(diào)用（也成廣義指令）組成

3.實現(xiàn)對計算機資源的擴充

二、操作系統(tǒng)發(fā)展分類

手工操作階段

批處理階段

分時操作系統(tǒng)

實時操作系統(tǒng)

其他：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式計算機系統(tǒng)、個人操作系統(tǒng)（目前最廣泛Windows、Linux…）

三、操作系統(tǒng)運行環(huán)境

3.1 運行機制

內(nèi)核程序和應(yīng)用程序：我們普通程序員寫的程序就是“應(yīng)用程序”。由很多內(nèi)核程序組成了“操作系統(tǒng)內(nèi)核”，或簡稱“內(nèi)核（Kernel）” 內(nèi)核是操作系統(tǒng)最重要最核心的部分，也是最接近硬件的部分。甚至可以說，一個操作系統(tǒng)只要有內(nèi)核就夠了。內(nèi)核程序是應(yīng)用程序的管理者。

特權(quán)指令：不允許用戶直接使用的指令，如I/O指令、置中斷指令、存取用于內(nèi)存保護的寄存器、送程序狀態(tài)字到程序狀態(tài)字寄存器等指令。

非特權(quán)指令：允許用戶直接使用的指令，不能直接訪問系統(tǒng)中的軟硬件資源，僅限于訪問用戶的地址空間，防止用戶程序?qū)ο到y(tǒng)造成破壞。

內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)：

內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)的切換：

總結(jié)：

3.2 中斷與異常

中斷的作用：

中斷的分類：

基本原理：不同的中斷信號，需要用不同的中斷處理程序來處理。當(dāng)CPU檢測到中斷信號后，會根據(jù)中斷信號的類型去查詢“中斷向量表”，以此來找到相應(yīng)的中斷處理程序在內(nèi)存中的存放位置。

總結(jié)：

3.3 系統(tǒng)調(diào)用

定義：

按系統(tǒng)調(diào)用功能分類：

過程：

總結(jié)：

四、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

內(nèi)核：

操作系統(tǒng)內(nèi)核需要運行在內(nèi)核態(tài)，操作系統(tǒng)的非內(nèi)核功能運行在用戶態(tài)

大內(nèi)核與微內(nèi)核：

總結(jié)：

不同的體系結(jié)構(gòu)：

五、操作系統(tǒng)引導(dǎo)

指計算機利用CPU運行特定程序，通過程序識別硬盤，識別硬盤分區(qū)，識別硬盤分區(qū)上的操作系統(tǒng)，最后通過程序啟動操作系統(tǒng)，一環(huán)扣一環(huán)完成上述過程。

常見引導(dǎo)過程：

1. 激活CPU
2. 硬件自檢
3. 加載帶有操作系統(tǒng)的硬盤
4. 加載主引導(dǎo)記錄MBR
5. 掃描硬盤分區(qū)表
6. 加載分區(qū)引導(dǎo)記錄PBR
7. 加載啟動管理器
8. 加載操作系統(tǒng)

六、虛擬機

虛擬機：使用虛擬化技術(shù)，將一臺物理機器虛擬化為多臺虛擬機器（Virtual Machine, VM），每個虛擬機器都 可以獨立運行一個操作系統(tǒng)。同義術(shù)語：虛擬機管理程序/虛擬機監(jiān)控程序/Virtual Machine Monitor/Hypervisor

兩類VMM：

主要參考：王道考研課程
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