计算机操作系统概述

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一、操作系统的基本特征

1. 并发

并发：宏观上在一段时间内能同时运行多个程序。
并行：指同一时刻能运行多条指令。需要硬件支持，如多流水线或者多处理器。

操作系统通过引入进程和线程，使得程序能够并发运行。

2. 共享

系统中的资源可以供多个并发进程共同使用。

有两种共享方式：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，在同一时间只允许一个进程访问，需要用同步机制来实现对临界资源的访问。

3. 虚拟

把一个物理实体转换为多个逻辑实体。

有两种虚拟技术：时分复用技术和空分复用技术。

时分复用技术：同一个处理器上，多个进程能并发执行，让每个进程轮流占有处理器。

4. 异步

指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。

二、系统调用

如果一个进程在用户态需要用到操作系统的一些功能，就使用系统调用从而陷入内核，由操作系统代为完成。

可以由系统调用请求的功能有设备管理、文件管理、进程管理、进程通信、存储器管理等。

三、中断分类

• 外中断：由 CPU 执行指令以外的事件引起，如 I/O 结束中断。

• 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。

• 陷入：在用户程序中使用系统调用。

四、大内核和微内核

大内核

将操作系统功能作为一个紧密结合的整体放到内核。
由于各模块共享信息，因此有很高的性能。

微内核

由于操作系统非常复杂，为了降低内核的复杂性，将部分操作系统功能移出内核。
移出的部分根据分层的原则划分成若干服务，相互独立。
剩下的部分就是微内核。

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。

两者详细说明