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計算機操作系統概念初解

時間：2022-09-27 14:32:44 操作系統

計算機操作系統概念初解

　　計算機操作系統是什么?如何了解計算機操作系統，下面小編帶來計算機操作系統概念初解，為大家提供參考。

　　一、存儲系統

　　在計算機系統中存儲層次可分為，處理器上的寄存器、高速緩沖存儲器、主存儲器(內存)、輔助存儲器(外存)四級。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與中央處理器的速度匹配問題。輔助存儲器用于擴大存儲空間。

　　1、存儲設計存在的三個問題：

　　存儲容量：這個需求永無止境

　　讀寫速度：需要能夠匹配當前的處理器

　　經濟成本：要選擇最合適的成本，進行一定的優化。

　　2、存儲保護

　　存儲保護有兩個方面：

　　界地址寄存器--用于給定地址上限與下限，規定某個程序占用不得超出界限、或者是基鍵與長度鍵，不知道的自己去查

　　存儲鍵--進程調入內存時，設置存儲鍵，每次調用之前查詢存儲鍵，給定與進程存儲鍵鍵值和地址鍵值一致

　　3、中斷與異常機制

　　(1)該機制的特點：

　　中斷隨機

　　中斷可恢復

　　中斷自動處理

　　(2)內容

　　分類的內容，圖片沒處理好，不處理了

　　其中中斷與正在執行的指令無關，可以采取中斷屏蔽;

　　但是異常與正在執行的指令有關，不可以屏蔽。

　　總的來說可以分為五類中斷：

　　I/O 中斷

　　時鐘中斷

　　硬件故障中斷

　　程序性中斷(貌似考這個的概率比較大，因為這個最搞不清)

　　系統調用中斷

　　(PS：系統調用：是OS為用戶程序設置的唯一的用戶程序獲取OS服務的途徑

　　目態-->管態)

　　4、I/O技術

　　I/O控制方式有三種：通道控制、DMA控制、緩沖技術

　　目前最廣泛采用的基本是緩沖技術，其中緩沖技術又分為三種：單緩沖區、多緩沖區、緩沖池

　　5、時鐘

　　時鐘是微機上所有的軟件獲得時間的來源。一般分為硬件時鐘和軟件時鐘。按照用途可分為絕對時鐘和相對時鐘。

　　二、進程線程模型

　　1、并發環境與多道程序設計

　　程序的順序執行

　　順序環境：獨占資源，不受外界的影響，無交互

　　多道程序設計

　　獨立性、隨機性、資源共享性

　　程序的并發執行

　　(1)執行期間相互制約

　　(2)程序與計算不再一一對應

　　(3)并發執行結果不可再現(這一點出題最多)

　　2、進程(正在執行的'程序-系統進程、用戶進程)

　　特征

　　并發性、動態性、獨立性、交往性、異步性

　　進程基本狀態模型：

　　三進程狀態

　　五進程狀態

　　七進程狀態

　　三種基本狀態：

　　就緒狀態：除了CPU之外一應俱全(多的時候就形成了就緒隊列)

　　運行狀態：獲得了CPU的使用權

　　等待狀態：正在進行的進程因為意外暫停退出CPU的使用

　　擴展狀態：

　　創建狀態：未進入就緒隊列

　　結束狀態：從系統隊列移除但是還沒有撤銷

　　掛起狀態：把一個進程從內存移到外存中

　　激活狀態：從外存移動到內存

　　狀態轉換

　　舉個栗子：CPU是個好姑娘(唔，花魁吧，是這個叫法吧)，進了內存(chun樓)的都是進程(為了花魁而來的文人才子)，那就不管你是在哪兒，進來了就算是進程了。然后，如果有多個花魁，那就是多道操作系統了。可以容幾個進程共同使用CPU嘛，如果只有一個，那就只能同時一個進程，所謂異步并發，其實就是，這個進程在比如0-10秒用一下CPU，10-20秒就歸另外一位進程使用CPU，反正CPU快得很，一個個的應付都是小意思。用戶(看客?)根本看不出來多個進程用一個CPU，在他們看來那就是所有的進程都有CPU可用，就緒狀態，就等于是已經排好隊了，啥都有了，就等著進姑娘的房間脫褲子了。運行狀態，那就不說了，大家都懂~~~等待狀態，那就是突然家里打電話過來了，maybe查房的來了。需要時間出去房間應付下，然后回來就會繼續排隊，畢竟CPU你不用，人家還要用的呢，就差不多是這樣了。其他自己去腦補吧。

　　(此處并非有任何別的除了打比方之外的想法，不喜勿噴，想噴出門請左拐，掉坑里去吧)

　　轉化圖如下：切記，只有就緒狀態和執行狀態可以相互轉化，就是上面那個輪流使用CPU的是時候

　　進程控制塊(PCB)

　　進程控制塊中的內容是：調度信息、現場信息

　　進程由程序、數據、PCB組成

　　其中PCB是靈魂，程序、數據是肉體

　　PCB表的組織方式

　　線性：直接找，一個個找，沒有額外的開銷，只是速度慢點

　　索引：建個表，慢慢找，有額外的開銷，但是速度挺快的

　　鏈接：按照相同的狀態的進程分塊，一個個找。

　　進程控制

　　創建、撤銷、完成，通過原語完成

　　fork()的使用

　　fork是在父進程下開一個子進程的函數。執行一次，返回兩個結果，一個是父進程返回的子進程的PID 也就是子進程的代號。還有一個是子進程返回的0

　　fork()后的代碼是兩個進程共有的，會執行兩次后面的代碼。結果返回一個child：x=2 parent：x=0

　　計算機操作知識

　　《系統之組成》

　　1、計算機系統：它是一復雜的系統，一個完整計算機都是由硬件和軟件兩大部分組成

　　2、計算機硬件：指系統中所有能被看到的實際物理裝置的總稱。如機箱、鍵盤、鼠標、顯示器、打印機等

　　3、計算機軟件：指在計算機中運行的各程序、數據及相關文檔

　　4、計算機硬件和計算機軟件是相輔相成、相互依存的。硬件是整個計算機系統的物質基礎，么有硬件系統就談不上計算機;軟件是靈魂，么有軟件系統，計算機是無法正常工作的

　　《系統之地位和作用》

　　1、操作系統是系統軟件的一種，且是系統軟件的核心

　　2、計算機系統呈層次結構，包括硬件、操作系統、其他系統軟件和應用軟件。操作系統是介于硬件和其他系統軟件之間的

　　3、操作系統為用戶提供了友善的人機接口。人機接口也叫用戶界面或人機界面，它是實現用戶與計算機“對話”的軟件和硬件的總稱

　　4、操作系統能有效管理系統中的各種資源。它能合理控制和處理各種資源，合理組織系統的工作流程，盡可能提高系統資源利用率，最大限度滿足用戶需求

　　5、操作系統為應用程序的開發和運行提供了有效平臺

　　《系統之定義》

　　操作系統是管理和控制計算機中各種資源、合理組織計算機工作流程、為用戶使用計算機系統提供方便的軟件

　　《系統之特征》

　　1、并發性，指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發生，并行性強調的是“同時”，而并發性強調的是“交替”

　　2、共享性，指某個軟件資源或硬件不為某個程序獨占，而是供多個用戶共同使用。另外，并發性與共享性，它們是互為存在的

　　3、虛擬性，指通過某種技術把一個物理上的實體變為若干個邏輯的對應物。物理實體是實際存在的，而邏輯上的對應物是用戶的一種感覺

　　4、不確定性，可表現為程序執行結果不確定性和程序何時被執行及每道程序所需時間的不確定性

　　《系統之功能》

　　1、處理機管理功能

　　(1)進程控制：包括進程的創建、撤銷及狀態轉換

　　(2)進程同步：指對主要并發執行的進程進行協調

　　(3)進程通信：主要完成進程間的信息交換

　　(4)進程調度：按一定算法進行處理機分配

　　2、存儲器管理功能

　　(1)內存分配：按一定策略為每道程序分配內存空間，并在程序運行結束時及時回收內存

　　(2)內存保護：確保每道程序在自己內存空間中運行，互不干擾

　　(3)地址交換：實現邏輯地址到物理地址的映射

　　(4)內存擴充：借助于虛擬存儲技術去獲得增加內存的效果

　　3、設備管理功能

　　(1)設備分配：根據用戶請求、系統現有資源的情況，以及設備分配策略，為用戶分配所需的設備

　　(2)設備傳輸控制：實現物理的輸入輸出操作，包括對設備的啟動、中斷及結束處理等

　　4、文件管理功能

　　(1)創建新文件或文件夾：在外存中為新文件或文件夾分配空間，將文件或文件夾的說明信息添加到指定文件夾中

　　(2)保存文件：將內存中的程序、數據等信息以規定的文件名存儲到指定外存的指定文件夾中

　　(3)讀出文件：將指定外存的特定文件夾中的特定文件讀出到內存

　　(4)刪除文件：從指定外存的特定文件夾中將特定的文件刪除，釋放其原先占用的存儲空間

　　5、用戶接口

　　(1)命令接口：提供一組命令給用戶直接或間接控制自己的作業

　　(2)程序接口：提供一組系統調用供用戶程序或其他系統程序調用.

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