—————目录—————
绪论
进程与调度 -》CPU
存储管理 -》内存
设备管理 -》外设
文件管理 -》文件 -》外存
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第一章 绪论
1.1 什么是操作系统（4种观点）
1.2操作系统的系统需求
1、OS的功能性需求（用户接口）
2、OS的非功能性强
3、OS对硬件平台的依赖
4、OS的重要概念（作业、进程、线程、虚拟存储、文件’）
1.3 OS的演变、类型及特征
1、操作系统升级的原因
2、OS的演变（无操作系统，单道批处理、多道批处理、分时、实时）
3、多道批处理出现的问题的解决办法？
4、多道批处理与分时的比较
5、现代OS的类型
6、现代OS的特征（并发、资源共享）
1.4 OS体系结构
1、系统的设计步骤？
2、常见的操作系统的总体结构风格？
3、基础平台子系统（分层/分级/分块）
4、双模式平台子系统（单/多/双模式，用户/内核模式）
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第一节
1.1 、什么是操作系统？
四种观点
①用户环境观点：用户使用计算机的接口
②虚拟机器观点：为应用程序提供虚拟机器，通过软件提升硬件性能
③资源管理器观点：管理系统软硬件资源（分配/回收/控制）
【本书观点】
④作业组织观点：组织作业，协调作业运行次序
| 计算机层次 | 用户 |
|---|---|
| 应用程序 | 用户 |
| 开发工具、程序开发平台 | 程序员 |
| 操作系统 | 基于操作系统的程序设计 |
| 计算机硬件 | 操作系统设计者 |
第二节
1.2、操作系统的功能性需求？
1、
| OS功能需求 | 解释 |
|---|---|
| 计算机用户需要的用户命令 | 普通用户使用，所有用户命令构成的集合称为用户接口，比如图形界面、鼠标点击 |
| 应用软件需要的系统调用 | 程序接口或者应用程序编程接口API |
2、非功能性需求？
性能:①系统吞吐量，单位时间系统完成的任务。②响应时间。③用户数的支持量，比如买车票，用户量不足，系统崩溃了。④公平性 ⑤可靠性 ⑥安全性 ⑦可伸缩性，可配置性，可扩展性，这是对于硬件设备的要求 ⑧可移植性
3、操作系统对硬件平台的依赖？
①分时系统需要计时器、②中断、③直接存储器存取DMA、④特权指令通过硬件支撑快准狠、⑤存储保护的机制（地址转换），有没有地址越界，MMU地址存储单元
4、基本概念
①作业 :一次上机过程，计算机所做工作的集合。分为联机作业和脱机的作业。
②线程 ：程序的一次相对独立的运行过程，线程是系统调度的最小单位。CPU被线程占用，CPU是线程的资源，显示器被线程占用，显示器是线程资源
③进程： 系统分配资源的基本对象，拥有资源的最小实体
④虚拟存储 ； 进程的逻辑地址空间，把外存的一部分虚拟成内存
⑤文件 ： 命名的字节流
此图引用：http://c.biancheng.net/view/1261.html
第三节
1、操作系统升级原因？
①有漏洞，需要修改完善系统， 修改（打补丁）②提供新的服务（升级），比如有数码相机了，操作系统就要加这个功能 ③硬件升级，现在的硬件包含驱动程序 ④性能要求，并发模拟并行，操作系统扩充硬件没有的功能。
2、操作系统的演变
| OS演变 | 解释 |
|---|---|
| 串行系统/无操作系统 | 手动调度，用手扳按钮 |
| 单道批处理、简单批处理系统 | ”Monitor住在内存里面（监督程序常驻内存），负责把外存的Job调到内存里面，代替手动调度。之所以叫单道，因为内存里面只有一个JOB 。 等待I/O时，运行效率低 |
| 多道批处理 | 多道用户程序进内存，需要内存管理，需要CPU调度 宏观上多任务同时运行，微观上多任务在CPU上交替运行。问题：竞争资源，如何高效使用资源。 多道程序可能相互影响，如何协调并正确运行（同步） |
| 分时系统 | 在多道上面，给每个进程固定的时间，到点了，把资源给别人用。先排队，再分时。 适合交互式系统，要求响应时间短。分时系统是为了在基于多道程序系统下面处理多个交互式作业。一个进程到点了，接着来了一个中断，中断要消耗时间，所以中断多了系统开销大。又比如打印不能中断，所以分时系统是在某种需求的情况下才会提供。 |
| 实时系统 | 分时系统 |
3、多道批处理出现的问题的解决办法？
①保证系统内部正确的同步。CPU内部的部分进程要同步，在操作系统中相互协调叫同步。比如打印进程去打印发现计算进程还没计算好，那么返回去继续计算，再打印。
②数据的互斥。读写、写写、写读，可能会出现互斥。
③操作的不确定性，CPU 内部的线程可能相互影响
④死锁
4、多道批处理与分时的比较
| 多道批处理 | 分时系统 | |
|---|---|---|
| 主要目标 | 处理器的利用率提高 | 响应时间尽量短 |
| 提交命令的方式 | 有作业控制语言来提交相应的命令 | 用户通过终端来提交相应的命令 |
5、现在OS的基本类型
按硬件平台分：
①单机OS ： 一个操作系统管理一台计算机
②并行OS ： 硬件平台是并行的，多个CPU实现并行机，这样的情况下需要并行的OS，任务来了，上哪个CPU，CPU和CPU之间的问题
③网络OS ： 更强调网络资源的问题。单说网络操作系统的不多了，Windows具不具备网络资源管理功能？在一个局域网里面，很多电脑共用一个打印机，也是有网络操作功能，现在很多操作系统都兼顾了网络功能
④分布式OS ： 分布式系统不知道任务发给谁，请求的任务谁谁完成的。DNS 域名解析一层层，接收到了结果，但不知道到哪一层解析完的
本课程介绍的是单机OS
按功能特征分：
① 批处理系统：批处理系统强调有一批作业能运行，强调吞吐量要大。
②分时系统：使用户感觉到响应时间很快
③实时系统 ：实时系统又分为 实时信息处理系统 和 实时控制系统
6、现代OS两个基本特征
①任务共行：宏观上看，多个任务同时运行；从微观上看，任务共行使单处理机系统中的任务并发。任务共行也指多处理机下的任务并行。具体由任务管理器管理
②资源共享：宏观上同时使用资源，微观上交替互斥使用资源。读写磁盘靠磁头，多个磁头就可以一起使用硬件资源。具体由资源管理器管理
③任务管理模型：
Task ： 是个计算过程。在现代OS，任务使用线程和进程这两个基本概念共同表是。任务管理模型是由线程状态转换图表示。
④资源管理模型;
资源是指由程序和数据组成的软件资源，以及包含CPU，存储器，i/O设备等在内的硬件资源。 通常情况下，软件资源采用互斥(竞争）的机制，对硬件资源，系统采用分配的机制。资源管理，进程申请资源，系统看到有空闲资源，分配给他，进程使用这个资源，等他使用完了，告诉OS，OS尽快回收。高效资源使用就是尽快分配尽快回收。
第四节 OS的体系结构
1、系统的设计步骤？
需求分析 ->系统设计 ，确定体系结构 ，软件部件设计->编码实现 ->产品测试
2、常见的操作系统的总体结构风格？
①用户接口子系统：（用户使用）用户接口子系统提供计算机用户需要的用户命令。
②基础平台子系统:（程序员使用）提供应用软件需求的系统调用。
③联系：用户接口子系统与基础平台子系统之间的关系是单向性，具体地说，用户接口子系统对基础平台子系统是调用关系。基础平台子系统是支撑上面的用户接口子系统。关系如下：
3、基础平台子系统
| 结构风格 | 介绍 | 优缺点 |
|---|---|---|
| 分层结构 | 严格分层，依赖直接下层 | 分层困难，逐层访问效率低，严格分层结构实现困难 |
| 分级结构 | 分级不太严格，依赖其下各层 | 优缺点介于分层和分块之间 |
| 分块结构 | Linux、 模块化设计，可任意调用其他模块 | 修改一个模块可能影响其他模块，关系复杂 |
4、双模式平台子系统
①单模式：
使用单模式结构的基础平台子系统，应用软件和基础平台子系统在同一CPU特权模式下运行.DOS
②多模式：
提供多个保护级别，多个模式需要切换，会降低系统性能
③双模式：
win、Linux都用双模式。提供2种保护特权，访问前会判断是否有相应权限。关于模式切换：用户模式访问系统模式需要通过一些规则。黑客就是绕过软中断，绕过规则，进到系统模式里面。
| 双模式 | 介绍 |
|---|---|
| 核外子系统 | 运行用户程序 |
| 核心系统 | 运行操作系统内核 |
④微核结构 ： 剔除内核中的多余成分，只留下最必要的部分。设备驱动系统、文件系统、虚拟存储管理器、安全系统 可以拿到核外
附：本篇文章参考电子科技大学OS慕课和学校老师整理的笔记
老师的金句总结：
第1句：操作系统是管理计算机软硬件资源的系统软件。操作系统的功能有处理器管理（管理CPU、进程运行）、存储管理（管理内存）、设备管理（管理I/O设备）、文件管理（管理文件、磁盘） 【重点 】
第2句：操作系统为用户提供接口来使用计算机，为普通用户提供用户命令，为程序员提供系统调用
第3句：进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
第4句：3种基本操作系统是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。其中批处理强调周转时间和吞吐量；分时系统强调交互性和响应时间；实时系统强调实时性和可靠性。 【重点 】
第5句：并发是指一段时间内多个任务（进程）同时执行。宏观上是同时的，微观上是交替运行的。单CPU只能是并发执行。
第6句：系统为了安全性考虑，分为用户模式和内核模式。用户进程运行在用户模式，操作系统进程运行在内核模式。从用户模式进入内核模式要进行安全性检查。
其中第1句和第4句是重中之重。
下一篇： 第二章 进程管理