知识点整理

Posted 2023-02-18 xiaohajiang

操作系统第一章知识点整理

• 一、一些基本概念
• 二、 操作系统的特征
• • 1、并发性
  • 2、共享性
  • 3、虚拟性
  • 4、 异步性
• 三、一些思考的问题
• • 1.在计算机系统中，为什么要区分管态与目态？
  • 2.操作系统为什么能为用户程序提供各种服务？

一、一些基本概念

• 一个完整的计算机系统： 计算机硬件 + 计算机软件；
• 硬件部分： 计算机物理装置本身
• 软件部分： 计算机硬件执行并完成一定任务的所有程序及数据；主要包括系统软件与应用软件两大类。
• 操作系统定义： 操作系统是合理组织计算机的工作流程，有效控制和管理计算机系统的各类资源，并方便用户使用计算机的程序集合。它是一个最重要的系统软件。
• 分时： 两个或多个事件按时间划分，轮流使用计算机系统中的某一资源。
• 特权指令： 只允许操作系统程序使用的一组指令，他们主要是诸如修改程序状态字、开关中断等可能影响其它用户甚至整个系统安全的指令。
• 非特权指令：即允许操作系统程序使用，又允许用户程序使用的一组指令。它们是多道程序系统中用户程序唯一可用的一组合法指令，这些指令的执行不影响其他用户以及系统状态，如运算指令、取数存数等指令。
• 管态（系统态、核心态、内核态、特权态）： 操作系统的管理程序在执行时CPU所处的状态；可能是特权指令也可能是非特权指令。
• 目态（用户态）：用户程序在执行时CPU所处的状; 一定是非特权指 令，且从目态转换为管态的唯一途径是中断；从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这也表示着由操作系统程序到用户程序的转换。
• 系统吞吐量：系统在单位时间内所完成的总工作量。
• 作业周转时间：指作业从进入系统开始，直到其完成并退出系统为止所经历的时间。

二、 操作系统的特征

在多道程序环境下， 操作系统拥有并发性、共享性（并发性与共享性，为现代操作系统最基本特征）、虚拟性、异步性。

1、并发性

实现了硬件上的并行，程序上的并发

• 并发 ：两个或多个事件在同一时间间隔内交替发生，在某一具体时刻上只有一个事件在运行。每个事件都有属于自己的时间片，时间片使用完若事件还未结束应等待下一次时间片使用。
• 并行： 在同一个时刻有两个或多个事件发生 。

2、共享性

对于计算机的资源共享可分为互斥共享、同时共享两种方式

• 互斥共享（顺序共享）：多个进程互斥或排他的使用某个资源。比如CPU、打印机等。
• 同时共享（并发共享）： 在一段时间内，允许多个进程同时（并发的）访问使用该资源。如存储器等。
• 资源共享是以程序并发执行为条件的
• 程序并发执行是以资源共享为基础的

3、虚拟性

一方面指将物理上的实体转变成逻辑上的多个对应物，另一方面也指虚拟出来的对应物是用户主观上的错觉，并不客观存在。

4、 异步性

在内存中，多个进程都各自独立且运行速度等不可预知。即便过程的不确定性，但结果一定正确。所谓异步是指内存中的多个进程都按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。这是由于它们共享资源、并发执行的缘故。

三、一些思考的问题

1.在计算机系统中，为什么要区分管态与目态？

操作系统是计算机中最重要的系统软件，为了保护计算机系统正确地进行管理和控制。因此，系统采用了区分处理机状态的办法，为操作系统程序建立一个保护环境。这样，用户程序只能在目态下运行，只能执行非特权指令，只能访问自己的存储区，从而保护了操作系统。

2.操作系统为什么能为用户程序提供各种服务？

操作系统为用户了三种类型的界面：命令接口、程序接口、图形用户界面。通过这些界面，操作系统能把它所有操作命令集合呈现给用户，从而实现了用户服务。