第1章　操作系统引论

1.1　复习笔记

一、操作系统的目标和作用

1操作系统的目标

（1）方便性。

（2）有效性。

（3）可扩充性。

（4）开放性。

2操作系统的作用

（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口。

（2）OS作为计算机系统资源的管理者。

（3）OS实现了对计算机资源的抽象。

二、操作系统的发展过程

1未配置操作系统的计算机系统

（1）人工操作方式。

（2）脱机输入/输出方式。

2单道批处理系统

3多道批处理系统

多道批处理系统特征：多道、宏观上并行、微观上串行。

4分时系统

分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。

5实时系统

（1）实时系统的类型

①工业（武器）控制系统，如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统，以及导弹的制导系统等。

②信息查询系统，如飞机或火车的订票系统等。

③多媒体系统。

④嵌入式系统。

（2）实时系统最主要的特征便是及时性与可靠性。

6微机操作系统的发展

微机操作系统按运行方式分为以下几类：

（1）单用户单任务操作系统。

（2）单用户多任务操作系统。

（3）多用户多任务操作系统。

三、操作系统的基本特性

1并发（Concurrence）

区分并行与并发

（1）并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；

（2）并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

2共享（Sharing）

目前实现资源共享的主要方式有以下两种：

（1）互斥共享方式。

（2）同时访问方式。

3虚拟（Virtual）

4异步（Asynchronism）

并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征。

四、操作系统的主要功能

1处理机管理功能

对处理机的管理可归结为对进程的管理。处理机管理的主要功能有：

（1）进程控制。

（2）进程同步。

（3）进程通信。

（4）调度。

2存储器管理功能

（1）内存分配。

（2）内存保护。

（3）地址映射。

（4）内存扩充。

3设备管理功能

（1）缓冲管理。

（2）设备分配。

（3）设备处理。

4文件管理功能

（1）文件存储空间的管理。

（2）目录管理。

（3）文件的读/写管理和保护。

5操作系统与用户之间的接口

（1）用户接口

用户接口进一步分为联机用户接口、脱机用户接口和图形用户接口三种。

（2）程序接口

程序接口是由一组系统调用组成的，每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。

6系统调用

（1）系统调用又被称为广义指令。

（2）系统调用的相关处理都是在核心态下进行。

（3）系统调用按功能分类为：设备管理、文件管理、进程控制、进程通信、内存管理。

五、操作系统的运行环境

1内核态与用户态

（1）操作系统的内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。

（2）操作系统内核的核心功能包括时钟管理，中断处理，原语，进程管理，存储器管理，设备管理。

（3）用户态也叫做目态，核心态也叫做管态。

2操作系统的指令分为特权指令和非特权指令。

（1）特权指令是只能由操作系统才能执行的指令，如I/O指令、内存清零指令，只能在核心态下执行。

（2）非特权指令是用户可以去执行的指令，在用户态下执行。

3中断与异常

（1）中断分为内中断和外中断。其中，内中断信号的来源是CPU内部，与当前执行指令的有关；外中断信号的来源是CPU外部，与当前执行指令的无关。

（2）内中断也称为异常或者陷入（trap）。

（3）外中断就是狭义上的中断。

（4）中断可以使CPU从用户态切换为核心态。

六、微内核OS结构

（1）基本概念

微内核并非是一个完整的OS，而只是将操作系统中最基本的部分放入微内核，微内核通常包含以下几部分：

①与硬件处理紧密相关的部分；

②一些较基本的功能；

③客户和服务器之间的通信。

（2）微内核的基本功能

①进程（线程）管理。

②低级存储器管理。

③中断和陷入处理。

（3）微内核操作系统的优点

①提高了系统的可扩展性。

②增强了系统的可靠性。

③可移植性强。

④提供了对分布式系统的支持。

⑤融入了面向对象技术。

（4）微内核操作系统存在的问题

微内核OS存在着潜在的缺点。其中最主要的是，较之早期OS，微内核OS的运行效率有所降低。