一學期的可也算是基本上完了，不知道大家學的怎樣。
應朋友之約，我來總結一下這學期學的操作系統課程，方便大家複習。
總綱：https://blog.csdn.net/qq_43762191/article/details/106411766 （帶思維導圖）
操作系統的概念
計算機系統
計算機系統由硬件(子)系統和軟件(子)系統組成。
硬件(子)系統
計算機硬件是指計算機系統中由電子、機械和光電元件等組成的各種計算機部件和計算機設備。這些部件和設備依據計算機系統結構的要求構成的有機整體，稱爲計算機硬件系統。計算機硬件系統主要由運算器、主存儲器、控制器、輸入輸出控制系統、輔助存儲設備等功能部件組成。
軟件(子)系統
軟件是計算機系統中的程序和有關的文件。程序是計算任務的處理對象和處理規則的描述；文件是爲了便於瞭解程序所需的資料說明 。
計算機系統的層次結構
最下面是硬件系統；最上面是使用計算機的人，即各種各樣的用戶；人與硬件系統之間是軟件系統。系統軟件是最靠近硬件的一層，其次是支撐軟件和應用軟件。
軟件分類
系統軟件
位於計算機系統中最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過系統軟件發揮作用 。如編譯程序和操作系統等。
支撐軟件
即支撐其他軟件的編制和維護的軟件 。主要包括各種接口軟件和工具組 。
應用軟件
特定應用領域專用的軟件，例如字處理程序。
操作系統的形成與發展
操作系統簡介
操作系統的地位
操作系統是緊挨着硬件的第一層軟件，是對硬件功能的首次擴充，其他軟件則是建立在操作系統之上的。通過操作系統對硬件功能進行擴充，並在操作系統的統一管理和支持下運行其他各種軟件。
操作系統實際上是一個計算機系統中硬、軟件資源的總指揮部。決定了計算機硬件性能的發揮和系統的安全性和可靠性。
操作系統的定義
操作系統是計算機系統中的系統軟件，是能有效地組織和管理計算機系統中的硬件和軟件資源，合理地組織計算機工作流程，控制程序的執行，並向用戶提供各種服務功能，使得用戶能夠方便地使用計算機，使整個計算機系統能高效運行的一組程序模塊的集合。
操作系統主要作用
1、管理系統中的各種資源 ，包括硬件資源和軟件資源
2、爲用戶提供良好的界面
操作系統的目標
方便性、有效性、可擴充性、開放性
單批道處理系統
系統對作業的處理都是成批地進行的、且在內存中始終只保持一道作業，故稱爲單道批處理系統 。
特徵：自動性、順序性、單道性。
多批道處理系統
多道程序設計的基本概念
把一個以上的作業(程序)存放在主存中，並且同時處於運行狀態，共享處理機時間和外部設備等其他資源的方法。
優點：提高了CPU的利用率
提高了內存和I/O設備的利用率
增加系統吞吐量
多批道處理系統的特徵
－多道性
－無序性
－調度性:作業調度和進程調度
多批道處理系統的優缺點
－優點：資源利用率高、系統吞吐量大
－缺點：平均週轉時間長、無交互能力
分時系統
人－機交互、共享主機、便於用戶上機
分時系統的實現方法
－作業直接進入內存
－規定每個程序只運行一個時間片的時間
分時系統的特徵
- 多路性
- 獨立性
- 及時性
- 交互性
實時系統
實時控制、實時信息處理
實時任務的類型
－按任務執行時是否呈現週期性來劃分：週期性實時任務、非週期性實時任務
－根據對截止時間的要求來劃分 ：強實時任務 、弱實時任務
實時系統與分時系統的比較
－多路性
－獨立性
－及時性
－交互性
－可靠性
進一步發展
網絡操作系統
分佈式操作系統
嵌入式操作系統
操作系統的硬件環境
中央處理機
CPU的構成與基本工作方式
一般的處理機由運算器、控制器、一系列的寄存器以及高速緩存構成。
處理機中的寄存器
寄存器爲處理機本身提供了一定的存儲能力，它們的速度比主存儲器快得多，但是因爲造價很高，存儲容量一般都很小。
處理器一般包括兩類寄存器：用戶可見寄存器、控制和狀態寄存器（如PC、IR、PSW）。
指令的基本執行過程
特權指和非特權指令
特權指令
在指令系統中那些只能由操作系統使用的指令
非特權指令
允許一般的用戶使用的指令
處理機的狀態
管態（特權態、特態、系統態）
指操作系統管理程序運行的狀態。可以執行全部指令，使用所有資源，具有改變處理機狀態的能力
目態（指用戶程序運行時的狀態。只能執行非特權指令
有些系統分爲核心狀態、管理狀態和用戶程序狀態普通態、普態、用戶態）
存儲系統
存儲器的類型
－讀寫型存儲器（隨機訪問存儲器RAM）
－只讀型存儲器（只讀存儲器ROM）
存儲器的層次結構
存儲分塊
爲了簡化對存儲器的分配和管理，在不少計算機系統中把存儲器分成塊。在爲用戶分配主存空間時，以塊爲最小單位。
存儲保護
常用的存儲保護機構：界地址寄存器（界限寄存器）、存儲鍵。
緩衝技術與中斷技術
緩衝技術
緩衝技術—般有3種用途：
1.用在處理機與內存之間的
2.用在處理機和其他外部設備之間
3.用在設備與設備之間的通信上的
目的：爲了解決部件之間速度不匹配的問題
中斷技術
什麼是中斷
－所謂中斷是指CPU對系統中或系統外發生的異步事件的響應；
- 引起中斷的那些事件稱爲中斷事件或中斷源；
- 中斷源向處理器發出的請求信號稱爲中斷請求；
- 把處理中斷事件的那段程序稱爲中斷處理程序
- 中斷的作用：能充分發揮處理器的使用效率 、提高系統的實時能力
- 典型的中斷：程序中斷、時鐘中斷、I/O中斷、硬件失效中斷
中斷分類
－依據中斷的功能：可屏蔽中斷（I/O中斷）、不可屏蔽中斷（機器內部故障、掉電中斷）、程序錯誤中斷（溢出、除法錯等中斷）、軟件中斷（Trap指令或中斷指令INT）
－依據被激發的手段：強迫性中斷、自願性中斷
－依據中斷事件發生和處理是否是異步 ：異步中斷（中斷）、同步中斷（異常）
－依據中斷源的類型 ：硬件中斷、軟件中斷
中斷系統
中斷系統組成部分
－中斷系統的硬件中斷裝置
－軟件中斷處理程序
中斷裝置一般要提供的基本功能
－提供識別中斷源的方法
－提供查詢中斷狀態的方法
－提供中斷現場保護的能力
－提供中斷處理程序尋址能力
－具有預定義的系統控制棧和中斷處理程序入口地址映射表等數據結構和它們在主存中的位置
多級中斷和中斷屏蔽
－中斷優先級：高優先級屏蔽低優先級
－同一中斷級中有多箇中斷請求時，可採用固定的優先數和輪轉法來處理
中斷響應
－CPU何時響應中斷：通常在指令週期最後時刻接受中斷請求，或是在此時掃描中斷寄存器
－如何知道提出中斷請求的設備或中斷源：一是用軟件指令去查詢各設備接口；二是使用“向量中斷”硬件設施
中斷處理
時鐘
－在多道程序運行的環境中，它可以爲系統發現一個陷入死循環（編程錯誤）的作業，從而防止機時的浪費
－在分時系統中，用間隔時鐘來實現作業間按時間片輪轉
－在實時系統中，按要求的時間間隔輸出正確的時間信號給一個實時的控制設備
－定時喚醒那些要求延遲執行的各個外部事件
－記錄用戶使用各種設備的時間和記錄某外部事件發生的時間間隔
－記錄用戶和系統所需要的絕對時間，即年、月、日
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