操作系统——概述知识

基本特征

1.并发
并发与并行区别：
前者宏观上在一段时间内能同时运行多个程序；后者同一时刻能运行多个指令，且需要硬件支持，如分布式计算系统
原理：
操作系统通过引入进程和线程，使程序能并发运行
2.共享
概念：
系统中资源可悲多个并发进程共同使用
方式：
互斥共享和同时共享。
互斥共享的资源称为临界资源，例如打印机等，在同一时刻只允许一个进程访问，需要用同步机制来实现互斥访问
3.虚拟
概念：
一个物理实体转为多个逻辑实体
分类：
时（时间）分复用技术和空（空间）分复用技术
举例：
多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术，让每个进程轮流占用处理器，每次只执行一小个时间片并快速切换。
虚拟内存使用了空分复用技术，它将物理内存抽象为地址空间，每个进程都有各自的地址空间。地址空间的页被映射到物理内存，地址空间的页并不需要全部在物理内存中，当使用到一个没有在物理内存的页时，执行页面置换算法，将该页置换到内存中
4.异步
进程不是一次性执行完毕，而是走走停停，以不可知的速度向前推进

基本功能

1.进程管理
进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等
2.内存管理
内存分配、地址映射、内存保护与共享、虚拟内存等
3.文件管理
文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护等
4.设备管理
完成用户的 I/O 请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率；主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理、虛拟设备等。

系统调用

概念：如果一个进程在用户态需要使用内核态的功能，就进行系统调用从而陷入内核，由操作系统代为完成
Linux系统调用：

大内核和微内核

1.大内核
是指将操作系统功能作为紧密结合的整体放入内核，各板块共享信息，高性能
2.微内核
指由于操作系统复杂化后，将部分功能移出内核后依据分层原则划分为若干服务，相互独立。
注：在微内核结构下，操作系统被划分成小的、定义良好的模块，只有微内核这一个模块运行在内核态，其余模块运行在用户态。
因为需要频繁地在用户态和核心态之间进行切换，所以会有一定的性能损失。

中断分类

1.外中断
由 CPU 执行指令以外的事件引起，如 I/O 完成中断，表示设备输入/输出处理已经完成，处理器能够发送下一个输入/输出请求。此外还有时钟中断、控制台中断等
2.异常
由 CPU 执行指令的内部事件引起，如非法操作码、地址越界、算术溢出等。
3.陷入
在用户程序中使用系统调用。