操作系統特徵和中斷介紹

記錄一下視頻筆記

 

操作系統的特徵:

  • 併發(性):指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。
    (宏觀上同時發生,微觀上交替發生)

注:

  1. 這裏併發和並行概念不同,並行指的是兩個或多個事件在同一時刻發生。
  2. 操作系統的併發指在計算機操作系統中“同時”運行多個程序,程序宏觀上同時運行,微觀上是交替運行的。操作系統就是伴隨“多道程序技術”而出現。因此,操作系統和程序併發是一起誕生的
  3. 單核CPU同一時刻只能執行一個程序,各個程序只能併發執行,多核CPU同一時刻可以執行多個程序,多個程序可以並行執行。

 

  • 共享(性):即資源共享,系統的資源可供內存中多個併發執行的進程共同使用。

資源共享方式分爲:

  • 互斥共享方式:一個時間段只允許一個進程訪問該資源
  • 同時共享方式:允許一個時間段內由多個進程“同時”對資源進行訪問(通常爲宏觀上同時)

併發和共享互爲存在條件,是操作系統最基本的特性

 

  • 虛擬(性):把一個物理上的實體變爲若干個邏輯上的對應物。物理實體(前者)實際存在,而邏輯上對應物(後者)是用戶感受到的。

可以舉例爲:

  • 單核CPU的計算機仍然可以運行多個程序軟件(用戶感覺似乎由多個CPU同時運行——時分複用技術)
  • 1G內存的計算機可以打開4個需要512MB運行內存的軟件(用戶感覺似乎有2G內存——空分複用技術)

虛擬性的前提爲併發性

 

  • 異步(性):多道程序環境中,允許多個程序併發執行,但程序資源有限,進程的執行不是一貫到底的,而是“走走停停”,以不可預知的速度向前推進。

可以舉例爲:

  • 在單核CPIU下,程序A發送打印請求給打印機時,打印機正在爲程序B打印,那麼此時程序A便會阻塞,必須等到程序B釋放出CPU,打印機空閒,才能繼續進行下去。這便是“走走停停”。 其中對於每個程序何時獲得CPU的運行,何時阻塞等等都是不可預知的。

其中,上面的例子是基於併發運行程序的條件,只有併發纔會出現爭搶系統資源的情況。即只有系統擁有併發性,纔有可能導致異步性。

 

 

中斷概念

作用:中斷是讓操作系統內核從應用程序中奪回CPU使用權的唯一途徑。

(如果沒有“中斷”機制,那麼一旦應用程序在CPU上運行,CPU就會一直運行這個程序)

類型:

  • 中斷:也稱爲異常,與當前執行的指令有關,中斷信號來源於CPU內部。(當前執行指令非法,進行終止;或者執行了陷入指令,即主動交還CPU使用權給內核;執行故障,內核進行修復)
  • 中斷:也稱爲中斷,與當前執行的指令無關,中斷信號來源於CPU外部。(時鐘中斷;I/O中斷請求)

基本原理:不同中斷信號,需要用不同的中斷處理程序來處理。當CPU檢測到中斷信號後,會根據中斷信號的類型查詢“中斷向量表”。

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