网站开发投标书,网站优化怎样做外链,网站建设是什么意思,系统网站界面设计操作系统#xff08;一#xff09;计算机系统概述一、操作系统的概念二、功能和目标资源的管理者向上层提供服务对硬件的扩展三、操作系统的特征并发共享虚拟异步四、操作系统的发展与分类手工操作阶段批处理阶段单道批处理系统多道批处理系统分时操作系统实时操作系统操作系…
操作系统一计算机系统概述一、操作系统的概念二、功能和目标资源的管理者向上层提供服务对硬件的扩展三、操作系统的特征并发共享虚拟异步四、操作系统的发展与分类手工操作阶段批处理阶段单道批处理系统多道批处理系统分时操作系统实时操作系统操作系统的运行机制中断和异常中断类型中断机制的基本原理系统调用分类系统调用的过程操作系统的体系结构大内核微内核一、操作系统的概念
操作系统Operating System OS是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配以提供给用户和其他软件方便的接口和环境它是计算机系统中最基本的系统软件
二、功能和目标
资源的管理者
功能
处理机的管理存储器的管理文件管理设备管理
向上层提供服务
直接给用户使用包括GUI图形用户界面) 和命令接口。 命令接口包括联机命令接口和脱机命令接口
联机命令接口相当于windows系统使用的cmd
脱机命令接口就是.bat文件 向程序提供的程序接口可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。普通用户不能直接使用程序接口只能通过程序代码间接使用。 对硬件的扩展 操作系统对硬件机器的拓展:将CPU、内存、磁盘、显示器、键盘等硬件合理地组织起来让各种硬件能够相互协调配合实现更多更复杂的功能普通用户无需关心这些硬件在底层是怎么组织起来工作的只需直接使用操作系统提供的接口即可。
三、操作系统的特征
并发
并发指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的但微观上是交替发生的。 并行指两个或多个事件在同一时刻同时发生。
共享
共享即资源共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
互斥共享方式系统中的某些资源虽然可以提供给多个进程使用但一个时间段内只允 许一个进程访问该资源 同时共享方式系统中的某些资源允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访 问
虚拟
虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体前者是实际存在的而逻辑上对应物后者是用户感受到的。
异步
异步是指在多道程序环境下允许多个程序并发执行但由于资源有限进程的执行不是一贯到底的而是走走停停以不可预知的速度向前推进这就是进程的异步性
四、操作系统的发展与分类
手工操作阶段
用户在计算机上算题的所有工作都要人工干预
批处理阶段
单道批处理系统 引入脱机输入/输出技术用外围机磁带完成并由监督程序负责控制作业的输入、输出 主要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。 主要缺点内存中仅能有一道程序运行只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。
多道批处理系统 主要优点多道程序并发执行共享计算机资源。资源利用率大幅提升CPU和其他资 源更能保持“忙碌”状态系统吞吐量增大。 主要缺点用户响应时间长没有人机交互功能用户提交自己的作业之后就只能等待 计算机处理完成中间不能控制自己的作业执行。eg无法调试程序/无法在程序运行过 程中输入一些参数
分时操作系统
分时操作系统计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务各个用户可通过终端与计算机进行交互。 主要优点用户请求可以被即时响应解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机并且用户对计算机的操作相互独立感受不到别人的存在。 主要缺点不能优先处理一些紧急任务。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
主要优点能够优先响应一些紧急任务某些紧急任务不需时间片排队。 在实时操作系统的控制下计算机系统接收到外部信号后及时进行处理并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性
操作系统的运行机制
特权指令如内存清零指令 非特权指令如普通的运算指令
用户态cpu只能执行非特权指令 核心态特权指令、非特权指令都可执行
内核程序 操作系统的内核程序是系统的管理者既可以执行特权指令也可以执行非特 权指令运行在核心态。 应用程序 为了保证系统能安全运行普通应用程序只能执行非特权指令运行在用户态
中断和异常
中断的作用“中断”会使CPU由用户态变为内核态使操作系统重新夺回对CPU 的控制权
内核态-用户态执行一条特权指令——修改PSW的标志位为“用户态”这个动作意味着操作系统将主动让出CPU使用权 用户态-内核态由“中断”引发硬件自动完成变态过程触发中断信号意味着操作系统将强行夺回CPU的使用权
中断类型
内中断与当前执行的指令有关中断信号来源于CPU内部 外中断与当前执行的指令无关中断信号来源于CPU外部
中断机制的基本原理
不同的中断信号需要用不同的中断处理程序来处理。当CPU检测到中断信号后会根据中断信号的类型去查询“中断向量表”以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。
系统调用
操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口需要向上提供一些简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口。其中程序接口由一组系统调用组成。
分类
设备管理完成设备的请求/释放/启动等功能文件管理完成文件的读/写/创建/删除等功能.进程控制完成进程的创建/撤销/阻塞/唤醒等功能进程通信完成进程之间的消息传递/信号传递等功能.内存管理完成内存的分配/回收等功能
系统调用的过程 陷入指令是在用户态执行的执行陷入指令之后立即引发一个内中断使CPU进入核心态发出系统调用请求是在用户态而对系统调用的相应处理在核心态下进行
操作系统的体系结构
大内核 将操作系统的主要功能模块都作为系统内核运行在核心态 优点:高性能 缺点:内核代码庞大结构混乱难以维护
微内核 只把最基本的功能保留在内核 优点:内核功能少结构清晰方便维护 缺点:需要频繁地在核心态和用户态之间切换性能低
