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一操作系统概论1.1.1操作系统的概念 操作系统是配置在计算机硬件平台上的第一层软件，是一组控制和管理计算机系统硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户使用计算机提供方便的程序和数据的集合。 理解操作系统的四种观点：①用户观点。操作系统是用户与计算机之间的接口，是用户使用计算机的界面。②系统观点。操作系统是计算机系统资源的管理者和控制中心。 ③软件观点。操作系统是与硬件直接相邻的第一层软件，其它软件和程序的运行都依赖于它的支持。④系统发展观点。操作系统是一台虚拟扩展机，是对计算机硬件功能的首次扩充。1.1.2 操作系统的分层结构 1.内核层：操作系统的核心部分，提供基础性、结构性的基本功能，是唯一直接与硬件打交道的层次。2.服务层：接受来自应用程序或命令层的服务请求，并将这些服务请求翻译成详细的指令传送给内核，或将处理结果送回给请求服务的程序。①访问I/O设备。②访问存储设备。③文件操作。④其他服务。3.命令层：提供了用户接口界面，是操作系统中唯一直接与用户打交道的部分。1.1.3 操作系统的特征1.并发性。在多道程序环境下，宏观上在一段时间内有多道程序在内存中同时运行，但每一时刻仍然只有一道程序执行，这些程序是分时交替地执行。 区别 ：并行性,两个事件同时发生2.共享性。指系统资源可以供内存中的多个并发程序共同使用。①互斥共享②同时共享 并发性和共享性是操作系统的两个最基本的特征。3.虚拟性。将一个物理实体映射为若干个逻辑实体。4.异步性。指程序的执行过程和执行结果的不可预测 1.1.4 操作系统的功能1.处理机管理①进程控制。②进程同步。③进程通信。④进程调度。2.存储器管理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①缓冲管理。②设备分配。③设备处理。4.作业管理①提供安全的用户登录方法和方便的用户使用界面。②提供直观的用户信息记录形式。③提供公平的作业调度策略。5.文件管理 ①文件存储空间管理。②目录管理。③文件读/写管理。④文件保护。1.3 操作系统的分类1.3.1 批处理操作系统 用户将一批作业提交给操作系统后，就由操作系统来控制它们自动运行，不需要用户干预。1.单道批处理系统 磁带上的各道用户作业顺序地进入内存，正常情况下，各道用户作业完成的顺序与它们进入内存的顺序完全相同。(1)联机单道批处理系统 联机就是指用户作业的I/O操作完全是由CPU来控制和处理的。(2)脱机单道批处理系统 脱机是指用户作业的I/O操作完全脱离了主机的控制。 单道批处理系统的特点：①单道性②独占性③自动性④封闭性2.多道批处理系统 多道就是允许多个用户作业同时进入内存交替执行，共享系统资源。多道批处理系统的主要性能技术指标①资源利用率：资源利用率=作业(程序、进程)占用设备的总时间÷作业(程序、进程)运行的总时间。②吞吐量③周转时间多道批处理系统的特点：①多道性：②共享性③无序性④调度性：作业完成需要两次调度：作业调度和进程调度。 1.3.2 分时操作系统 多用户多任务、交互式的操作系统。 1.3.3 实时操作系统 实时系统对可靠性和安全性的要求极高 2.实时系统与分时系统的区别 实时系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限定的时间内对外部异步事件作出响应。 分时系统按照相等的时间片调度用户作业轮流运行，作业运行的优先级由调度程序自动计算，而不由用户控制，系统无法实时响应外部异步事件。1.3.4 网络操作系统(NOS) 1.3.5 分布式系统 各台计算机之间无主次之分，任意两台计算机之间可以进行信息交换和资源共享。①分布式操作系统是一个统一的操作系统。 ②资源进一步共享。③透明性。④自治性。 分布式和可靠性是分布式系统的最大优点。 1.4操作系统的运行环境(1)特权 特权指令只能供操作系统使用，不允许用户程序使用。指令和非特权指令非特权指令是允许用户程序直接使用的指令。操作系统既可使用特权指令，也可使用非特权指令。(2)处理器状态①管态②目态 目的，是为了保护操作系统程序(2)操作系统对主存采取的存储保护方法①界地址寄存器②存储保护键1.4.2 中断和异常5种中断的优先级由高到低依次为：机器故障中断→访管中断→程序中断→外中断→I/O中断。1)异常的定义 异常又称为“陷入”。是由正在执行的程序自身产生的，并且是与程序的运行同步产生的。因此，异常不可屏蔽。(2)产生异常的原因①程序错误。②系统调用。二进程管理 程序的顺序执行有3个特征：1.顺序性。2.封闭性。3.可再现性。2.1.2 程序的并发执行 2.程序的并发执行 指两个或两个以上的程序，在系统中处于已经开始执行，但尚未结束的状态。 例如，输入、计算、打印三个程序，对一批作业进行处理时，存在以下的前趋关系： Ii→C