操作系统：概述

一、概述

（一）操作系统

1.操作系统是什么

（1）Users: Operate the software in a convenient and efficient way.

（2）system:Reasonable control of hardware and software resources

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3.操作系统启动过程

操作系统存储在固态磁盘中(disks)，是一段程序

（1）打开电源

（2）CPU将控制权交给BIOS（基本输入输出系统，存放在CMOS中）

（3）BIOS运行通电自测试程序，同时确认外部所有设备

（4）BIOS找到磁盘的引导区，将其中的主引导程序bootloader装入内存

（5）引导操作系统结束，操作系统接管计算机

（6）操作系统等待中断（随机）事件发生

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（二）操作系统提供的服务

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1.users

（1）GUI：图形化用户接口，用户直接点击鼠标操作系统

（2）command line:命令行界面，用户通过输入命令操作系统

（3）batch:批处理程序，用户通过一系列命令操作系统

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2.programers

（1）system calls:程序员通过调用系统函数API，使用操作系统

• printf()函数就是直接调用write()系统函数，从而使操作系统操作屏幕输出字符的

（2）系统调用过程

• 根据系统函数号调用系统函数

• 操作系统从用户模式转为内核模式（依靠硬件完成）

  • user mode（非特权模式）:用户模式

  • kernel mode （特权模式）:内核模式，操作系统可用

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3.中断（interrupt）

操作系统是靠中断机制驱动的，当有中断事件发生时，操作系统就会开始工作，系统调用就是一种中断

（1）中断

中断发生时，系统会停止正在运行的程序，转而去处理中断程序，当中断程序处理完毕，系统又重新开始执行程序

（2）中断源

• 外中断（interrupt）：异步/随机中断，外部硬件触发，如键盘、鼠标等

• 内中断（exception）：同步中断，由系统内部触发，如断电、溢出，系统调用

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（三）操作系统结构

1.操作系统结构

（1）单用户单道模式：，一段时间段只有一个硬件运行在外部硬件工作时，CPU不工作

（2）多道程序设计：一段时间内可以有多个硬件运行，外部设备工作时，CPU也可以工作

（3）分时系统

– 处理器调度、交换、虚拟内存、磁盘管理、同步、死锁问题

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2.操作系统构建方式：机制与策略分离

操作系统的机制确定后，可以由其他方式使用不同的策略来实现机制

3.操作系统目标

（1）虚拟化

• 进程
• 虚拟内存

（2）并发

（3）持久性

• 文件系统