文章目录
- 操作系统简介
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- 操作系统的概念
- 操作系统的功能和目标
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- 作为系统资源(硬件, 软件, 文件)管理者
- 作为用户和计算机硬件之间的接口
- 作为最接近硬件的层次
- 总结
- 操作系统的四个特征
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- 并发
- 共享
- 虚拟
- 异步
- 总结
- OS发展阶段
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- 手工操作阶段
- 单道批处理系统
- 多道批处理系统
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- 为何多道批处理系统能使资源利用率大幅提升
- 分时操作系统
- 实时操作系统
- 总结
- 操作系统的运行机制和体系结构
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- 什么是指令
- 指令的安全性
- 处理器的状态
- 程序分类
- 内核
- 总结
- 中断和异常
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- 中断机制的诞生
- 中断的概念和作用
- 中断的分类
- 外中断的处理过程
- 总结
操作系统简介
操作系统的概念
- 用户也是可以直接和操作系统交互的
- 操作系统的作用
- 从中间往两边 : 负责管理协调硬件, 软件等计算机资源的工作
- 对上(应用程序, 用户) : 为上层应用程序和用户提供易用的服务
- 三种类型的接口
- 命令接口 (用户直接使用命令让操作系统操作计算机资源)
- 联机命令接口 : 说一句做一句(单个命令)
- 脱机命令接口 : 说一堆做一堆(多个命令批处理)
- 程序接口 (用户通过程序间接让操作系统操作计算机资源, 由一组系统调用组成, 这些系统调用都可以完成某些功能, 用户不用关心底层的实现)
- GUI接口 : 图新用户界面, 不需要记忆复杂命令, 直接通过图新直观执行各种功能.
- 命令接口 (用户直接使用命令让操作系统操作计算机资源)
- 实现对硬件机器的扩展, 将裸机改造成为功能更强, 使用更方便的机器. 用户可以直接使用这些功能, 而无需关注底层的复杂实现
- 并发和共享互为存在条件
- 如果没有并发性, 那么操作系统中同一时间间隔只能有一个运行这的进程, 也就不存在和别人共享资源
- 如果没有共享, 操作系统的资源只能被一个进程使用, 也就只有一个进程能够执行, 也就没有了并发性.
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并发 : 两个或多个事件同一时间间隔(微观)内发生, 宏观上同时, 微观上交替发生
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并行 : 两个或多个时间同一时刻发生(微观)
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操作系统的并发性 : 操作系统中同时(宏观)存在多个运行着的程序.
- 微信, qq, 浏览器, 音乐…
- 一个单核cpu同一时刻只能执行一个程序, 因此操作系统会负责协调多个程序交替执行
- 操作系统和程序并发是一起诞生的
- 共享 : 资源共享, 操作系统的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
- 互斥共享 : 一个时间段内只允许一个进程访问该资源
- 摄像头, QQ和微信同一时间段内只能一个使用
- 同时共享 : 一个时间段内多个进程“同时”访问该资源
- QQ和微信同时传输文件
- 互斥共享 : 一个时间段内只允许一个进程访问该资源
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虚拟 : 把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物
- 物理实体 : 真实存在; 逻辑上的对应物 : 用户感受到的存在
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一个程序只有放入内存中, 并且为他分配CPU才能运行
- 一个内存只有4GB的电脑同时运行着多个应用程序, 然用户感觉内存远不止4GB
- 空分复用技术
- 单核CPU同时运行着多个程序, 然用户感觉同时有多个CPU为自己服务
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- 各阶段的主要优点 就是 解决了上一阶段的主要缺点
手工操作阶段
- 引入脱机输入/输出技术 (一次输入输出多个任务)(用磁带完成), 并使用监督程序(操作系统的雏形)负责控制作业的输入输出
- 优点
- 缓解了一定程度的人机速度矛盾
- 资源利用率有所提升
- 缺点
- , 只有该程序执行完毕了才能执行下一道, CPU有. 资源利用率依然很低
多道批处理系统
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操作系统以时间片为单位, 各个用户通过终端与计算机进行交互
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主要优点
- 用户请求可以被及时相应,
- 允许多个用户同时使用一台计算机, 并且用户对计算机系统相互独立, 感受不到别人的存在.
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主要缺点 : , 操作系统对各个用户/作业都是完全公平的, 循环地为每个用户/作业服务一个时间片, 不区分任务的紧急性
实时操作系统
操作系统的运行机制和体系结构
中断和异常
总结
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- 一个内存只有4GB的电脑同时运行着多个应用程序, 然用户感觉内存远不止4GB
作为系统资源(硬件, 软件, 文件)管理者
作为最接近硬件的层次
总结
并发
共享
虚拟