操作系统
第一章
知识问答:
冷启动 热启动
OS怎么从硬盘到内存
中断
外中断 内中断
操作系统定义
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理对各类作业进行调度，方便用户使用的系统软件的合集。
功能
资源管理
处理器
存储器
文件
设备
向上层提供服务
普通用户
软件/程序员–程序接口–系统调用
硬件机器的拓展–扩充机器
用户使用操作系统的三种方式
图标，窗口
命令
系统调用
发展过程
无操作系统 人工管理，脱机输入/输出
批处理OS 单道,多道
单道
是最早出现的OS
CPU不能直接访问外存，单道就是一次只能一个作业在内存运行
一个作业可能创建多个进程，进程进入cpu运行
一个cpu只能一次运行一个进程
多道
可以多个作业在内存运行
中断和通道…(作业)
中断分为外中断和内中断
通道是管理I/O设备的技术
画图计算题
缺点:
平均周转时间长
无交互能力
必须解决的三个问题：
存储保护与程序浮动
处理器的管理和调度
系统资源(存储器，设备，文件)的管理和调度
多道程序设计系统与多重处理系统：
多个物理CPU，真正同时执行多道程序的系统
资源的利用率和系统的吞吐量
分时OS
满足用户的需要
经常应用于查询系统，满足许多查询用户的需要
每个中断提交的任务直接进入内存排队，不经过外存
多路性
独立性
及时性
交互性
1.2.5 实时OS
及时性
可靠性
硬实时 导弹控制，自动驾驶
软实时 12306火车票预订
鸿蒙OS(卡脖子)
操作系统的四个特征
并发
共享
虚拟
异步
内核
内存:
用户态
核心态
OS内核内容：
时钟管理
中断处理
原语 最接近硬件，原子性，运行不可中断
对系统资源进行管理的功能 进程管理，存储器管理，设备管理
基本功能：
资源抽象
资源分配
资源共享
单内核 Unix Linux
直接调用其它模块的函数，而不是消息传递
(VC++是消息传递 C++是调用函数)
和硬件有关的东西全在内核里，减少进程间通信的开销
某个驱动坏了，整个内核直接全坏
应用程序与OS内核的通信：系统调用
OS内核各模块之间的通信：直接调用
微内核 Windows NT
只有必需功能，消息传递机制
(1) 内核构成操作系统的基本部分，只完成极少的核心态任务
(2)运行在用户态并以客户–服务器方式运行的进程层
驱动，GUI等非内核的操作系统放到用户态了，利用消息传递与核心态进行通信
用户的应用程序和库函数依然是系统调用
内核态内部还是直接调用
基本服务和用户接口
中断和异常
操作系统内核程序，应用程序
核心态–>用户态
执行一条特权指令—修改PSW的标志位为“用户态”
用户态–>核心态
由中断引发，硬件自动完成变态过程，OS强行夺回CPU使用权（OS进程优先级高）
内中断 与当前执行的指令有关，中断信号来自于CPU内部
用户态用错误指令，除以0
陷入指令（故意的）
缺页指令
外中断 与当前执行的指令无关，中断信号来自于CPU外部
时钟中断
I/O请求中断
中断机制的原理
CPU检测到中断信号后，会根据中断信号的类型去查询中断向量表
系统调用
程序接口 (API Application Programming interface)
程序接口是由一组系统调用组成
系统调用是应用程序获得OS服务的唯一途径
库函数–>系统调用
ROM: BOOT引导 BIOS基本输入输出
冷启动：
1.开机执行BIOS引导程序，配置DMA通道
2.完成加电自检 测试内存，端口，键盘。。。DC-ROM的驱动器
3.对引导驱动器引导分区定位：在CMOS中，可以自行设置引导顺序，一般顺序是软盘，磁盘，光驱
4.加载主引导记录以及引导驱动器的分区表，执行主引导记录MBR
5.装入操作系统
热启动
5.1BOOT被自动执行，指引CPU把操作系统从大容量存储器传送到主存储器的易失区(外存–>内存)
5.2BOOT要求CPU执行一条转移指令，转移到存储区域（内核态）此时，操作系统接管并且开始控制整个机器的活动
第二章
2.1程序的基本概念
在时间上按严格次序，顺序执行的操作序列
顺序性
封闭性
可再现性
前驱图 有向无循环图
Berstein条件
可以同时读一个，同时写一个或者写读是一个都不能并发执行
只要有两个不能并发，一个程序就整个不能并发
所以我们不让程序并发
程序并发执行的特征
不可再现性 间断性 通信性 独立性
所以程序不要并发
2.2进程的基本概念
进程的定义
可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动
是操作系统进行资源分配和保护的基本单位
是一个既能用来共享资源，又能描述程序并发执行过程的一个基本单位
进程控制块PCB
进程标识符
处理机的状态
进程调度信息
进程的控制信息
进程的组成
PCB
程序段
数据段
链接方式
索引方式
进程的控制
原语
关中断指令
开中断指令
执行原子的时候，把中断关了，这样就不能中断，保证原子性
进程是并发的，进程的控制是原子性的，不可中断
创建
活动就绪
静止就绪
活动阻塞
静止阻塞
执行
终止
进程的创建
创建空白PCB
分配资源
初始化PCB
把该进程转入活动就绪态或静止就绪态
进程的终止
原因:
到达自然结束点
出现无法克服的错误
被操作系统终结
被其他有终止权的进程终结
特征:
进入终止态不能再执行
OS中保留其记录(状态码+计时统计数据)，供其他进程
信息提取后，删除
过程：
读PCB集合里的PCB里的状态
终止执行
终止子孙进程
资源归还父进程或系统
将被终止进程PCB从所在队列移除