文档介绍：操作系统的定义及其软硬件层次结构操作系统是管理系统资源,控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。软硬件层次结构:计算机硬件——>操作系统(系统软件)——>编译程序、汇编程序、数据库、实用程序(支撑软件)——>财务系统、航空订票、上网浏览、电子商务、科学计算(应用软件)——>用户操作系统与支撑软件及应用软件的区别操作系统与支撑软件及应用软件的区别:虽然它们都是软件,但其意图不同,操作系统有权分配资源,而其他程序只能使用资源,两者之间是控制与被控制的关系;操作系统是软件系统的核心,是各种软件的基础运行平台;通用操作系统对共性功能提供支持,与硬件相关但同应用领域无关,支撑软件及应用软件只能通过操作系统来使用计算机系统的物理资源P4资源虚化和资源抽象虚化的本质是对资源进行转化、模拟或整合,把一个物理资源转变成逻辑上的多个对应物,创建无须共享的多个独占资源的假象,以达到多用户共享一套计算机物理资源的目的。资源抽象是指通过创建软件来屏蔽硬件资源的物理特性和接口细节,简化对硬件资源的操作、控制和使用,即不考虑物理细节而对资源执行操作。资源复用和资源虚化的主要目标是解决物理资源数量不足的问题,而资源抽象则用于处理系统的复杂性,重点解决资源的易用性。P8虚拟计算机,P14操作系统的主要特征:并发,共享和异步简单而言,虚拟机是由操作系统通过共享硬件资源的方式来实现的,它定义进程运行的逻辑技术环境。并发性是指两个或两个以上的活动或事件在同一时间间隔内发生。共享性是指计算机系统中的资源可以被多个并发执行的程序共同使用。异步性又称随机性。在多道程序环境中,允许多个程序并发执行,并发活动会导致随机事件的发生。由于资源有限而程序众多,美国程序的执行并非连贯的,而是“走走停停”P18多道程序设计P20CPU使用率P23分时操作系统P24实时操作系统P28程序接口和系统调用的定义P36内核,单内核,多内核多道程序设计是指允许多个作业(程序)同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法引入多道程序设计技术,可以提高CPU的利用率,充分发挥计算机硬部件的并行性。允许多个联机用户同时使用一个计算机系统进行交互式计算的操作系统称为分时操作系统。实时操作系统是指当外部事件或数据产生时,能够对其予以接收并以足够快的速度进行处理,所得结果能够在规定的时间内控制生产过程或对控制对象做出快速响应,并控制所有实时任务协调运行的操作系统程序接口是操作系系统对外提供服务和功能的手段,它由一组系统调用组成,在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的底层服务,访问或使用系统管理的各种软硬件资源。系统调用把应用程序的请求传送至内核,调用相应的内核函数完成所需的处理,将处理结果返回给应用程序。内核是一组程序模块,作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作。单内核在其运行时是一个大二进制映像,模块之间的交互通过直接调用其他模块中的函数来实现。P66特权指令,核心态,用户态特权指令是指仅供内核程序使用的指令,如启动设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清空主存、建立存储键、加载PSW等敏感操作。当处理器处于核心态(管态)时,CPU运行可信软件,硬件允许执行全部机器指令,可以访问所有主存单元和系统资源,并具有改变处理器状态的能力。当处理器处于用户态时,CPU运行非可信软件,程序无法执行特权指令,且访问仅限于当前CPU上进程的地址空间,这样就能防止内核受到应用程序的侵害。P68中断,P70中断与异常的区别P73中断响应过程中断是指程序在执行过程中,遇到急需处理的事件时,暂时中止现行程序在CPU上的运行,转而执行相应的事件处理程序,待处理完成后再返回断点或调度其他程序执行中断和异常之间的区别如下:中断是由与当前程序无关的中断信号触发的,系统不能确定中断事件的发生时间,所以中断与CPU事一步的。且中断的发生与CPU的模式无关。异常是由CPU控制单元产生的,源于现行程序执行指令过程中检测到例外。异常与CPU事同步的。中断响应的过程:发现中断源——>保护现场——>转向中断/异常事件的处理程序——>恢复现场P92进程P94进程五态模型及其状态转换进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动,也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位进程五态模式:新建态,等待态,就绪态,运行态,终止态P97PCBP103原语PCB(进程控制块)是进程存在的唯一标识,是操作系统用来记录和刻画进程状态及相关信息的数据结构,是进程动态特征的一种汇集,也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。原语在核心态执行,是完成系统特定功能的不可分割的过程,它具有原子操作性,其程序段不允许被中断,或者说原语不能并发执行。P107