操作系统绪论

第一、二章

操作系统特征

什么是操作系统？

操作系统是一组直接控制和管理电脑硬件资源和软件资源，使电脑高效、协调、自动地工作，以方便用户充分而有效地利用资源的程序
操作系统有哪些特征？

并发:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。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。

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。
- 两种资源共享方式
  
  互斥共享方式：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源
  
  同时共享方式：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问
随机性：操作系统的运行是在一个随机的环境中，一个设备可能在任何时间向处理机发出中断请求，系统无法知道运行着的程序会在什么时候做什么事情。

虚拟：虚拟是指把一一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。

异步（不确定性）：同一程序和数据的多次运行可能得到不同的结果；程序的运行时间、运行顺序也具有不确定性；外部输入的请求、运行故障发生的时间难以预测。这些都是不确定性的表现。
什么是多道程序设计技术?试述多道程序运行的特征?
多道程序设计技术是指同时多个作业或程序进入主存并允许它们交替执行和共享系统中的各类资源。当一道程序因某种原因如I/0请求而暂停执行时，CPU立即转去行另一道程序。多道程序运行具有如下特征:
多道:计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。
宏观_上并行:同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。
微观上串行:从微观上看，主存中的多道程序轮流或分时地占有处理机交替执行。
什么是分时技术？

分时技术：把处理机的运行时间分为很短的时间片，按时间片轮流把处理机分给各联机作业使用；如果某个作业在分配给他的时间片用完之前计算还未完成，该作业就暂时中断，等待下一轮继续计算。

两种指令、两种处理器状态、两种程序

指令分为：特权指令和非特权指令
用户态(目态)此时CPU只能执行非特权指令两种处理器状态
核心态(管态)特权指令、非特权指令都可执行

用程序状态字寄存器(PSW) 中的某标志位来标识当前处理器处于什么状
态。如0为用户态，1为核心态
内核程序：操作系统的内核程序是系统的管理者，既可以执行特权指令，也可以执行非特权指令，运行在核心态。
应用程序：为了保证系统能安全运行，普通应用程序只能执行非特权指令，运行在用户态

计算机系统层次结构

中断和异常

中断

操作系统(作为计算机的管理者)，引入中断机制，实现了多道程序并发执行
本质:发生中断就意味着需要操作系统介入，开展管理工作

1.当中断发生时，CPU立即进入核心态
2.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
3.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。

“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”

按中断的功能来分，中断有哪几种类型?
答:按中断的功能来分，中断有如下五种类型:
(1)I/0中断
(2)外中断
(3)硬件故障中断
(4)程序性中断
(5)访管中断

什么是程序状态字?在微机中它- -般由哪两个部分组成?
答:程序状态字是指反映程序执行时机器所处的运行状态的代码。在微机中它一般由指令计数器PC和处理机状态寄存器PS组成。

什么是向量中断?什么是中断向量?
答:向量中断是指当中断发生时，由中断源自己引导处理机进入中断服务程序的中断过程。中断向量就是存储该类型中断服务例行程序的入口地址和处理器状态字的存储单元。

软件中断处理过程：