总体逻辑框架

操作系统是介于应用软件与硬件的系统软件。
计算机在诞生之初并没有操作系统，运算功能依靠人工操作实现，为了解决由于人工介入导致速度慢，资料利用率不高的问题，出现了操作系统。操作系统经历批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，网络和分布式操作系统，它紧紧围绕着并发和共享这两个最基本的特性演变。

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一、特征及目标

作为系统管理者，操作系统同时管理应用及硬件，目标通过提高硬件资源利用率来为应用提供更方便的服务。为此，它主要通过提供管理模块、软硬件接口来实现该目的。

1。管理模块

操作系统作为计算机系统资源的管理者，主要提供四个管理模块：内存管理、设备管理、进程管理及文件管理。可大略将这四个模块分为两类，前两者基于硬件提出，后两者则基于应用提出。

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二、运行机制

1.接口

根据上图，操作系统作为用户与硬件之间的中间层，必然提供接口便于用户与硬件之间交互。如同PC上有各种各样的接口，操作系统也提供了三种接口：命令接口、程序接口和GUI。

1.1命令接口

命令接口根据作业控制方式不同，可分为联机命令接口和脱机命令接口。
联机命令接口：由用户通过键盘输入操作命令，向系统提出各种服务要求。最大特点是交互性强。
脱机命令接口：将编制好的作业控制命令直接交给系统处理。特点是批处理。

1.2程序接口和GUI

程序接口通过在程序中执行系统调用命令请求服务。
GUI是图像用户界面，其请求系统服务的原理与程序接口一致。

2.运行环境

CPU需要处理两类程序：操作系统内核程序和用户自编程序。前者通常执行I/O指令、置中断指令、存取用户内存保护的寄存器、送程序状态字到程序状态字寄存器等特权指令，为了保护这些特权指令不被用户程序执行，将CPU的运行环境划分为核心态和用户态，CPU通过执行指令切换两种工作状态。需要注意的是，操作系统处理的是内核态程序。

通常执行用户程序时不会使用特权指令，但可以通过中断、异常或者系统调用进行用户态和核心态的切换。

中断

中断是与当前程序运行无关的程序，类似同事有事需要你帮忙，打断你手头上的工作。常见的有如设备发出I/O结束中断，时钟中断等。

异常

异常源于CPU执行指令内部的事件，比如程序的非法操作码、地址越界、算术溢出、虚存系统的缺页及专门的陷入指令等引起的事件。

系统调用

用户程序通过系统调用来调用操作系统提供的一些子功能，包括设备管理功能、文件管理功能、进程控制功能、进程通信功能和内存管理功能。把这些申请调用系统的指令称为陷入指令（访管指令）。

异常与系统调用常常难以区分，异常是程序中某条指令错误造成，而系统调用则是运行正确的指令。

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