操作系統

概念

操作系統(Operating System, OS)：是指控制和管理整個計算機系統的硬件和軟件資源，并合理地組織調度計算機的工作和資源分配，以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環境的軟件集合。

特征

四個特征：并發、共享、虛擬、異步

并發

并發性(Concurrence)：并發是指兩個或多個時間在同一時間間隔內發生。操作系統的并發性是指操作系統中同時存在多個運行著的程序。引入進程的目的是使程序能夠并發執行。并發和共享是操作系統最基本的兩個特征。?
并發（同一時間間隔），并行（同一時刻）。

并發是指一段時間內，宏觀上有多道程序在同時執行。

并行是指在每一時刻，單處理器的環境下實際僅能有一道程序執行 然后多個處理器同時進行。并行性需要硬件的條件支撐，例如：多流程或是多處理器

共享

資源共享即共享，是指系統中的資源可供內存中的多個并發執行的進程共同使用，可以分為兩種資源共享方式：?
1：互斥共享方式：一段時間內僅允許一個進程訪問該資源，這樣的資源被稱為臨界資源或是獨占資源，例如打印機等等?
2：同時訪問方式：一段時間內允許多個進程訪問該資源，只是一個請求分幾個時間片間隔完成的效果和連續完成的效果相同，例如磁盤設備等等

虛擬

指把一個物理上的實體變為若干個邏輯上的對應物，有時分復用技術：處理器的分時共享，空分復用技術：虛擬存儲器

異步

在多道程序環境下，允許多個程序并發執行，但是由于資源有限，進程的執行不一定是連貫到底，而是走走停停? 就是會有等待！

例子描述

用戶是雇主，操作系統是工人，計算機是機器? ?計算機是機器(由處理器、存儲器、設備、文件等幾個部件構成 相當于工具)

綜合就是---人通過工人進行操作由小工具構成的機器? ?操作系統在其中是一個中間件的作用

處理器管理：在多道程序的情況下，處理器的分配和運行都以進程(或線程)為基本單位，（進程就是相當于處理器）因而對處理器的管理可以分配為對進程的管理?
存儲器管理：包括內存分配、地址映射、內存保護等等?
文件管理：計算機中的信息都是以文件的形式存在的，操作系統中負責文件管理的部分被稱為文件系統，文件管理包括文件存儲空間的管理、目錄管理和讀寫保護等等?
設備管理：主要任務是完成用戶的I/O請求，包括緩沖管理、設備分配、虛擬設備等等

體系結構

操作系統的體系結構：大內核與微內核---聯系與個體的關系

大內核：將操作系統的主要功能模塊都作為一個緊密聯系的整體運行在核心態，從而為應用提供高性能的系統服務，各管理模塊之間共享信息，相互交互，性能優勢非常明顯，更高效-----聯系

微內核：有效的分離了內核與服務，服務與服務? ?使得接口更清晰，維護代價大大降低，各部分可以獨立優化與演進，保證了操作系統的可靠性----個體

運行機制

在計算機系統中，CPU通常執行兩種不同性質的程序：

1：操作系統內核程序；

2：用戶程序或是系統之外的應用程序。

程序區分

操作系統分為用戶態和核心態以區分這兩種程序。

核心態

1：與硬件關聯緊密的模塊：時鐘管理、中斷處理、設備驅動等?
2：運行頻率較高的程序：進程管理、存儲器管理、設備管理等?

? ? ?時鐘管理：計時、通過時鐘中斷實現進程切換
? ? ?中斷機制：提高多道程序運行環境中的CPU使用率（中斷機制中只有一小部分屬于內核）
? ? ?原語：底層可被調用的公用小程序（定義方法：關閉中斷，讓所有動作一氣呵成，再打開中斷）
? ? ?系統控制的數據結構及處理：為實現有效的管理定義的一些基本操作：核心態的三種管理方式
? ? ?綜上：核心態指的是包括系統調用類指令和一些針對時鐘、中斷和原語的操作指令。

用戶態

用戶默認使用的

中斷和異常

操作系統在發展的過程中，就是不斷地提高資源利用率的過程，那就是說在程序并未使用某種資源時，把它對那種資源的占有權釋放，這個行為就要通過中斷來實現。

中斷（外中斷）

設備的：指來自CPU執行指令以外的事件發生，如：設備發出的I/O結束中斷，表示設備輸入/輸出已結束。這類中斷與當前程序無關，來源于本身以外。

異常（內中斷）

程序的：指源自于CPU執行指令內部的事件，如：程序自身的非法操作碼、地址越界、算術溢出、或是專門的陷入指令。對異常的處理一般要依賴于當前程序的運行現場，且異常不能被屏蔽，必須立即處理。

系統調用

所謂系統調用指的是用戶在程序中用操作系統所提供的一些子功能，大致分為一下幾類：

? ? 設備管理：設備的請求與釋放
? ? 文件管理：文件的讀寫、創建、刪除等
? ? 進程控制：進程的創建、刪除、撤銷、阻塞等
? ? 進程通信：進程之間的消息傳遞和信號傳遞
? ? 內存管理：完成內存的分配，回收等

中斷的理解--綜上：操作系統的運行環境可以理解為：用戶通過操作系統運行上層程序，而上層程序依賴于操作系統的底層管理，當需要底層的服務支持時，系統通過硬件中斷機制進入核心態（系統的管理程序），運行管理程序。

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在原作：MISAYAONE 的基礎上進行修改
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Basic操作系统概念梳理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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