操作系统——第一章 操作系统概述

操作系统

1. 掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本功能，理解操作系统的整体运行。
2. 掌握操作系统进程、内存、文件和I/O管理的策略、算法、机制以及相互关系。
3. 能够运用所学的操作系统原理、方法去分析问题和解决问题并能用C语言表述相关算法

一、操作系统概述

（一）   操作系统的概念、特征、功能和提供的服务

（二）   操作系统的发展和分类

（三）   操作系统的运行环境

1. 内核态与用户态
2. 中断、异常
3. 系统调用

（四）   操作系统的体系结构

1. 并发：

2．  共享：

3.虚拟：

比如说只有一个CPU，但是微信和微博两个进程处理的时候会被处理为两个虚拟的独立的逻辑CPU，各自为进程工作。

4.异步性：

1.2.1操作系统的发展过程

一个磁带中有五首歌，就是有五个程序，每次把一首歌转换成目标文件，然后处理，然后继续这个过程，这就叫批处理。

多道批处理系统特性：

分时系统：

终端—只有显示器和键盘（输入输出）

 

通用操作系统： 兼有分时、实时和批处理三者或其中两者的操作系统，称为通用操作系统。

构成集群，协同工作

负载均衡的概念

1.1.2操作系统的分类

1.3.1内核态和用户态

我们把CPU分成两个状态：

psw中有一位标明了

打开文件fopen的时候就要从用户态转换到核心态，因为要到硬件磁盘中去取

1.3.2中断与异常

总结：

中断：是为了设备与CPU之间的通信。典型的有如服务请求，任务完成提醒等。比如我们熟知的时钟中断，硬盘读写服务请求中断。中断的发生与系统处在用户态还是在内核态无关，只决定于EFLAGS寄存器的一个标志位。我们熟悉的sti, cli两条指令就是用来设置这个标志位，然后决定是否允许中断。在单个CPU的系统中，这也是保护临界区的一种简便方法。中断是异步的，因为从逻辑上来说，中断的产生与当前正在执行的进程无关。事实上，中断是如此有用，Linux用它来统计时钟，进行硬盘读写等。

异常：异常是由当前正在执行的进程产生。异常包括很多方面，有出错（fault），有陷入（trap），也有可编程异常（programmable exception）。

出错（fault）和陷入（trap）最重要的一点区别是他们发生时所保存的EIP值的不同。出错（fault）保存的EIP指向触发异常的那条指令；

陷入（trap）保存的EIP指向触发异常的那条指令的下一条指令。

因此，当从异常返回时，出错（fault）会重新执行那条指令；而陷入（trap）就不会重新执行。这一点实际上也是相当重要的，比如我们熟悉的缺页异常（page fault），由于是fault，所以当缺页异常处理完成之后，还会去尝试重新执行那条触发异常的指令（那时多半情况是不再缺页）。

陷入的最主要的应用是在调试中，被调试的进程遇到你设置的断点，会停下来等待你的处理，等到你让其重新执行了，它当然不会再去执行已经执行过的断点指令。

可编程中断：这类中断可由编程者用int指令来触发。在Linux中，使用了一个，也是唯一的一个可编程中断，就是int 0x80系统调用。硬件对可编程中断的处理与对trap的处理类似，即从这类异常返回时也是返回到触发异常的下一条指令。关于可编程中断，还有另外一种说法：软件中断（software interrupt），其实是一个意思.

1.3.3系统调用

fopen() => open()

1.4操作系统体系结构

层次化

 

原来要调用，现在要调用三次，但是优点是他健壮了，死了一个不会直接挂掉。