第一章 计算机系统概述

准备考研了，开始准备408，做个笔记，奥利给！

主要是看了王道考研的哔站记的笔记；

有什么好的考研方法技巧和准备，评论区欢迎喂我鸡汤和分享，包喝的！

点个赞吧！

另外推荐一个博主的文章，感觉他写的很全，准备停更这个系列，直接背他的也不错！！！

史上最全的操作系统复习笔记（基于王道和自己整理）_操作系统笔记整理-优快云博客

一、操作系统的概念、功能

操作系统的概念：（Operating System，OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调用计算机的工作和资源的分配；以提供给用户和其他软件方便的接口和环境；它是计算机系统中最基本的系统软件。

常见的操作系统：http://t.csdnimg.cn/onD2z

向上提供服务：用户+应用程序（软件） ——>操作系统 向下-->裸机

操作系统的功能和目标--作为系统资源的管理者

执行一个程序前需要将该程序放到内存中，才能被CPU处理。

程序接口：可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。普通用户不嫩直接使用程序接口，只能通过程序代码简介使用。（广义调用=程序调用)

二、操作系统的特征

操作系统的主要特征：并发性、共享、异步、虚拟

并发和共享相辅相成，没有并发和共享就谈不上异步。

并发

共享

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虚拟

异步

三、操作系统的发展与分类

重点：手工操作阶段、批处理阶段、分时操作系统、实时操作系统；

重点关注和理解各类操作系统主要想解决的是什么问题，各自的优缺点。

手工操作阶段：

主要缺点：用户独占全机、人机速度矛盾（人慢机快）导致资源利用率极低；

批处理阶段：

单道批处理系统：

引入脱机输入/输出技术（用外围机+磁带完成），并由监督程序负责作业的输入、输出；

磁带输入——计算--输出到另一个磁盘。

主要优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提高。

主要缺点：内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依旧很低。

多道批处理系统：

分时操作系统：

实时操作系统：

四、操作系统的运行机制

操作系统的运行机制：

两种指令（特权指令，非特权指令）

两种处理器状态（核心态，用户态）

两种程序（内核程序，应用程序）

内核程序：有很多内核程序组成了“操作系统内核”，简称“内核（Kernel）”，内核是操作系统最重要最核心的部分，也是最接近硬件的部分。

问题：CPU能判断出指令类型，但是它怎么区分此时正在运行的是内核程序or应用程序？

CPU有两种状态，“内核态”和“用户态”。

处于内核态时，说明此时正在运行的是内核程序，此时可以执行特权指令

处于用户态时，说明此时正在运行的是应用程序，此时只能执行非特权指令

拓展：CPU中有一个寄存器叫程序状态字寄存器（PSW），其中有个二进制位，表示“内核态”，0表示“用户态”。

别名：内核态=核心态=管态；用户态=目态

问题：如何实现CPU状态的切换？

开机：内核态-->启动应用程序-->.... ..

选择题：分值不会很高

五、中断和异常**

中断的作用，中断的类型（内中断【异常】，外中断）中断机制的基本原理

中断的作用：

内中断：

外中断：

中断的分类：

中断机制的基本原理：

不同的中断信号，需要用不同的中断处理程序来处理。当CPU检测到中断信号后，会根据中断的类型去查询“中断向量表”，以此来找到相应的终端处理程序在内存中的存放位置。

显然，中断处理程序一定是内核程序，需要运行在“内核态”。

六、系统调用

什么是系统调用，有何作用？系统调用与库函数的区别？

并发进程同时请求使用同一个设备，例如使用WPS和Word同时请求打印机进行打印工作，此时两个进程并发进行会导致内容混杂在一起了

解决方法：有操作系统内核对共享资源进行统一的管理，并向上提供“系统调用”，用户进程想要使用打印机这种公共资源，只能通过系统调用向操作系统内核发出请求。内核会对各个请求进行协调处理。

什么功能要用到系统调用？

陷入指令是非特权指令，考试点！！！

总结：

七、操作系统体系结构（了解）上

考试常考：大内核（宏内核/单内核）微内核

操作系统（非内核功能，内核功能[ 时钟管理，中断处理，原语【设备驱动、CPU切换】 ] ）

时钟管理：利用时钟中断实现计时功能

原语：原语是一种特殊的程序，具有原子性，也就是说，这段程序的运行必须“一气呵成”，不可被中断。

操作系统内核：

大内核（微内核）优缺点

例子：考试的时候不能说成变态，而是CPU状态的转换。

考试只会考察两种内核的优缺点，记忆就行

八、操作系统体系结构 下

知识总览：

抽象？？

九、操作系统引导

什么是操作系统引导？

磁盘里边有哪些相关数据？

操作系统引导的过程？