concept
OS(Operating System)是控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,合理调度计算机的工作和资源分配,提供给用户和其他软件接口和环境。
四大特征
- 并发
- 共享
- 虚拟
- 异步
并发
概念:指多个事件在同一时间间隔内发生,宏观上是同时发生,微观上是交替发生(区别于并行:多个事件同一时刻发生)
共享
分为:互斥共享,同时共享
虚拟
把物理上的实体变为若干个逻辑上对应物,如4GB内存可以同时运行大于4G的软件(时分复用或者空分复用)
异步
多个程序并发执行,断断续续同步推进
运行机制与体系结构
运行机制
指令=特权指令+非特权指令
特权:如内存清零
非特权:如普通运算
CPU=用户态(非核心)+核心态(核心+非核心)
程序状态寄存器PSW,0为用户态,1位核心态
内核:
- 时钟管理(计时)
- 中断处理
- 原语
- 系统资源管理(进程,存储器,设备管理)
大内核:高性能但维护麻烦
微内核:结构清晰但切换开销大
中断和异常
中断是CPU进入核心态,当前进程暂停,而核心态–>用户态只需要通过PSW的特权指令就可以进入
中断=内中断+外中断
- 内中断:异常,例外,陷入
- 指令中断
- 硬件故障(如缺页),软件中断(如编程语法错误)
- 外中断:外设请求,人工干预
系统调用
- 设备管理
- 文件管理
- 进程控制
- 进程通信
- 内存管理
传递系统调用参数–>限制性陷入指令(用户态)–>执行系统调用相应服务程序(核心态)–>返回用户程序
陷入指令在用户态执行,执行陷入指令后立即引发一个内中断,从而CPU进入核心态
库函数
应用程序–>库函数–>系统调用
库函数目的:高级开发,更方便系统调用
进程
why:
what:是运行过程,是系统进行资源分配和调度的最小单位
进程段=程序段+数据段+PCB
PCB=PID+UID+进程控制管理信息(进程状态,优先级)+资源分配(程序段指针,数据段指针,键盘鼠标)+处理机信息(寄存器值)
feature:
- 动态性
- 并发性
- 独立性
- 异步性
组织方式:
- 链接方式(执行指针,就绪指针,阻塞指针)
- 索引方式(执行指针,就绪指针,索引指针)
五种状态
- 运行
- 就绪
- 阻塞
- 创建
- 终止