文档介绍：1第1章:操作系统概论 操作系统的作用与功能?OS是用户接口和服务的提供者, OS是扩展机或虚拟机, OS是资源管理者和控制者?处理器管理,存储管理,设备管理,文件管理, 网络与通信管理,用户接口 2 操作系统的发展与分类 1、批处理 OS : Batch OS o 优缺点:成批处理作业,多道程序运行,资源利用率高,吞吐量大;作业周转时间长,用户无交互能力。 2、分时操作系统: Time-sharing OS o 进行人机交互,多台终端共享一台主机,作业直接进入内存,并按照时间片轮转运行。 o 特征:同时性,独立性,及时性,交互性 3、实时操作系统: Real-Time OS o 及时响应外部事件请求,在规定的严格时间内完成对该事件的处理。 3第2章处理器管理 处理器 3、特权指令/非特权指令: ?特权指令:只能由操作系统内核使用的指令, 也称系统调用、访管指令。?用户程序只能使用非特权指令,也称中断调用。?当使用特权指令时,会引起“陷入 trap ”,即处理器状态由用户态切换到系统态,然后去执行操作系统内核中的一段特殊代码。 4 ? user mode 用户态: 只能执行非特权指令。又称为普通态、目态。? kernel mode 核心态: 可以执行所有指令,使用所有资源以及改变 CPU 状态。又称为特权态、系统态、管态。?何时 CPU 从用户态到核心态??执行系统调用时?发生中断或异常时?如何从核心态到用户态? ?系统调用或中断处理完毕后, IRET 。 4、处理机 CPU 状态:5 中断的概念?中断: CPU 对系统中发生的非寻常的异步事件的响应。?操作系统是中断驱动的。(interrupt driven) ? CPU 在执行完一条指令之后,执行下一条指令之前检测中断。 6 中断处理的一般过程: 执行中断处理程序关中断恢复被中断程序的现场开中断返回断点,继续执行此时允许中断嵌套。即优先级更高的中断请求可以打断低级中断的处理。关中断保存中断现场根据中断向量表设置新运行现场开中断设备发中断信号 CPU 向设备发确认中断信号 7 o顺序处理:当处理一个中断时,禁止中断。中断按发生顺序被处理。用户程序中断 A中断 B 多重中断的处理 o中断嵌套:允许优先级更高的中断请求可以打断低级中断的处理。用户程序低级中断高级中断 8 进程的定义和属性?进程与程序的联系与区别: ?进程是程序的一次执行过程; ?程序是静态的,进程是动态的; ?一个程序可对应一个进程,也可对应多个进程(只要进程所对应的数据集不同); ?一个进程运行时可以创建其它进程; ?一个进程映像包括: ?正文段(程序段) ?数据段?堆栈?进程控制块 Process Control Block PCB 是进程存在的唯一标识, OS根据 PCB 对并发进程进行控制 9 进程的状态和转换 F新建 new : 进程正被创建。分配资源,设为就绪态。 F就绪 ready : 进程已得到除 CPU 以外的其它所需资源。 F运行 running : 进程的指令正被执行。 F等待 waiting : 进程正等待资源或某事件发生。 F终止 exit : 进程已正常或异常结束。善后,回收资源。就绪等待运行被调度时间片到, 更高级进程到等待某事件发生等待原因解除新建接纳终止完成什么是进程间的上下文切换? 10 引入线程的动机?降低上下文切换时的时间和空间开销。?为更好地解决“基于同一数据空间来同时处理多个请求”问题: ?对拥有资源的基本单位(进程),不频繁地进行切换; ?对被调度运行的基本单位(线程),不拥有资源,可频繁调度切换,轻装运行。?利用多处理器结构:每个线程在不同的 CPU 上运行。?传统:单线程进程;现在:多线程进程。