操作系统概述

Posted 2021-02-02 st-2017

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操作系统的概念、特征、功能和提供的服务

1、定义：操作系统是控制和管理计算机软、硬件资源，以尽可能合理、高效的方法为不同用户及其应用程序提供服务的一种系统程序。

2、特征：并发、共享、虚拟和异步四大特征。其中，最重要的是并发程序，其他三个特征都是以并发为前提的。

3、功能：主要有进程管理、存储管理、文件管理、输入/输出管理和作业管理五大功能。

4、提供的服务：

　　命令输入：提供人机对话平台；

　　系统调用服务：提供编程时的系统服务。

操作系统的分类

1、单用户操作系统

2、批处理操作系统

　　批处理系统又分为以下两类：单道批处理系统、多道批处理系统。

3、分时操作系统

4、实时系统

5、网络操作系统

6、分布式操作系统

7、并行操作系统

操作系统的运行机制

内核态与用户态：

 

　　内核态：指操作系统管理程序运行的状态，具有较高的特权级别，又称为特权态、系统态或管态；

　　用户态：一般指用户程序运行时的状态，具有较低的特权级别，又称为普通态、目态。

中断、异常：

　　中断(nterup)：是指处理机对系统中或系统外发生的异步事件的响应。

　　异常：是指由系统发起的一次确定的服务过程，有时也称为陷阱trap。

　　中断与异常的区别与联系:就比较通用的观点来看，中断是强迫性的，异常是自愿性的；中断一般外来的，异常是程序发出的；中断服务于所有程序，异常一般为发出异常的程序服务。

系统调用：

　　系统调用的处理过程：当系统调用发生时，处理器通过一种特殊的机制，通常是中断或者异常处理，把控制流程转移到监控程序内的一些特定的位置。同时，处理器模式转变成特权模式。其次，由监控程序执行被请求的功能代码。这个功能代码代表着对段标准程序段的执行， 用以完成所请求的功能。 第三，处理结束之后， 监控程序恢复系统调用之前的现场:把运行模式从特权模式恢复成为用户方式:最后将控制权转移回原来的用户程序。

系统调用与一般程序调用的不同: 

(1)运行在不同的系统状态：调用的程序是运行在用户态，被调用的程序运行在系统。

(2)进入的方式不同：过程调用语句直接跳转到被调用过程，而系统调用则必须通过运行系统调用命令。
(3)返回方式不同：过程调用直接返回:系统调用则不直接返回，有重新调度过程。

(4)代码层次不同：过程调用是用户级程序，而系统调用是系统级程序。

(5)系统调用般不能嵌套或递归。

操作系统体系结构：

常见的操作系统体系结构有：整体式结构、层次式结构和微内核(客户/服务器)结构等。

1、整体式结构：首先确定操作系统的总体功能，然后将总功能分解为若干个子功能，实现每个子功能的程序称为模块。它的主要优点是：结构紧密，接口简单直接，系统效率较高。

2、层次式结构：层次式结构微是把操作系统的所有功能模块，按功能流图的调用次序，分别将这些模块排列成若干层，各各层之间的模块只能是单向依赖或单向调用关系。这样不但操作系统的结构清晰，而且不构成循环。

3、微内核（客户/服务器）结构：这种模式内核提供所有的操作系统基本都具有的那些操作，如线程调度、虚拟存储、消息传递、设备驱动以及内核的原语操作和中断处理等。这些部分通常采用层次结构并构成了基本操作系统。

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