操作系统(Operating System，OS) 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统中最基本的系统软件。
二.操作系统的功能与目标①操作系统作为系统资源的管理者(这些资源包括软件、硬件、文件等)，需要提供什么功能?
补充知识:进程是-一个程序的执行过程。执行前需要将该程序放到内存中，才能被CPU处理。
②操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能?
命令接口:允许用户直接使用程序接口:允许用户通过程序间接使用GUI:现代操作系统中最流行的图形用户接口
易懵概念: 系统调用=系统调用命令=广义指令联机命令接口实例(Windows系统) 联机命 令接口=交互式命令接口 Step 1: win键+R Step 2:输入cmd，按回车，打开命令解释器 Step 3:尝试使用time指令
脱机命令接口实例(Windows系统)脱机命令接口=批处理命令接口 使用windows系统的搜索功能，搜索C盘中的*. bat文件，用记事本任意打开-一个
程序接口:如C: WindowsSystem32user32. d1l程序员在程序中调用user32. d1l (该调用过程即为系统调用)即可实现创建 窗口等功能。只能通过用户程序间接使用。
GUI:图形用户界面(Graphical User Interface ) 用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数。. 例子:在Windows操作系统中，删除一个文件只需要把文件“拖拽”到回收站即可。
③操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能?
需要提供的功能和目标:实现对硬件机器的拓展 没有任何软件支持的计算机成为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器
类比: 硬件:锤子、锯子、木头、钉... 操作系统:优秀的工匠 操作系统对硬件机器的拓展:通过优秀工匠，这些简单的原料可以组织成房子、帆船、匹诺曹。。。 普通用户可直接使用工匠提供的房子、帆船、匹诺曹，而无需关心这些东西在底层是怎么组织起来工作 的
三.操作系统的特征
1.并发
并发:指两个或多个事件在同- -时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。 常考易混概念-- -并行:指两个或多个事件在同- -时 刻同时发生。
操作系统的并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
一个单核处理机(CPU)同一时刻只能执行一一个程序，因此操作系统会负责协调多个程序交替执行(这些程序微观上是交替执行的，但宏观上看起来就像在同时执行) 事实上，操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。
2.共享
共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问的(即分时共享) 生活实例: .互斥共享方式:使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。同时共享方式:使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。宏观上看，两边都在同时读取并发送文件， 说明两个进程都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上看，两个进程是交替着访问硬盘的。
并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。 共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
3.虚拟
虚拟是指把一个物理上的实体变为若千个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的，而逻辑上对应物(后者)是用户感受到的。
4.异步
异步是指，在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。.
四.操作系统的发展和分类 五.操作系统的运行机制与体系结构
1. 指令
2.处理器
根据指令分二种处理器状态，功能如图下
3.二种程序功能如图下：
4.操作系统的内核
内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。 实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。
类比: 操作系统的体系结构问题与企业的管理问题很相似。内核就是企业的管理层，负责- -些重要的工作。只有管理层才能执行特权指令，普通员工只能 执行非特权指令。用户态、核心态之间的切换相当于普通员工和管理层之间的工作交接.大内核:企业初创时体量不大，管理层的人会负责大部分的事情。优点是效率高;缺点是组织 结构混乱，难以维护。.微内核:随着企业体量越来越大，管理层只负责最核心的一-些工作。优点是组织结构清晰，方 便维护;缺点是效率低。
六.中断和异常1.中断的概念与作用
a.当中断发生时，CPU立即进入核心态 b.当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理 c. 对于不同的中断信号，会进行不同的处理 发生了中断，就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作(比如进程切换、 分配I/O设备等)需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。中断可以使CPU从用户态切换为 核心态，使操作系统获得计算机的控制权。有了中断，才能实现多道程序并发执行。
问题:用户态、核心态之间的切换是怎么实现的?答:、“用户态>核心态”是通过中断实现的。并且中断是唯一途径。“核心态→用户态”的切换是通过执行一-个特权指令，将程序状态字(PSW) 的标志位设置为“用户态”
2.中断的分类
另一种分类方式：
3.外中断处理过程
Step1:执行完每个指令之后，CPU都要检查当前是否有外部中断信号 Step2:如果检测到外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境(如程序状态字PSW、程序计数器PC、各种通用寄存器) Step3:根据中断信号类型转入相应的中断处理程序 Step 4:恢复原进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续往下执行
七.系统调用1.什么是系统调用，有何作用
操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，需要向上提供一些简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口。其中，程序接口由一组系统调用组成。
“系统调用”是操作系统提供给应用程序(程序员/编程人员)使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。
应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统统- -掌管，因此在用户程序 中，凡是与资源有关的操作(如存储分配、I/0操作、 文件管理等)，都必须通过系统调用的方式向操作系统提 出服务请求，由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性，防止用户进行非法操作。
2.系统调用与库函数的区别
3.系统调用的背后过程
传递系统调用参数>执行陷入指令(用户态)→执行系统调用相应服务程序(核心态)→返回用户程序 a.陷入指令是在用户态执行的，执行陷入指令之后立即引发一个内中断，从而CPU进入核心态 b.发出系统调用请求是在用户态，而对系统调用的相应处理在核心态下进行 c.陷入指令是唯一 一个只能在用户态执行，而不可在核心态执行的指令
八.进程1.进程的定义
程序:就是一个指令序列
单道程序的内存 多道程序的内存
程序段、数据段、PCB三部分组成了进程实体(进程映像)。一般情况下，我们把进程实体就简称为进程,例如，所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB;而撤销进程，实质上是撤销进程实体中的PCB。 注意: PCB是进程存在的唯、标志! 从不同的角度，进程可以有不同的定义，比较传统典型的定义有: . 1.进程是程序的一次执行过程。 2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。 3.进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的-一个独立单位进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一一个 独立单位。 注:严格来说，进程实体和进程并不一样，进程实体是静态的，进程则是动态的。不过，除非题目专门考察二者区别，否则可以认为进程实体就是进程。因此我们也可以说“进程由程序段、数据段、PCB三部分组成”
2.进程的组成
进程(进程实体)由程序段、数据段、PCB三部分组成。
3.进程的组织
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