第一章：计算机系统概述

系统管理员 2022-09-17 04:21 208阅读 0赞

# 文章目录 #

**目录**

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前言

一、操作系统特征

二、操作系统的功能

三、广义指令就是系统调用指令

四、操作系统的发展与分类

五、操作系统的运行环境

六、408历年真题考点：

重点

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# 前言 #

21级上岸研究生，笔记总结与分享，如有不足，敬请指出。

#       一、操作系统特征 #

1. 并发：通过分时实现， 注意与并行去别

2. 共享：互斥共享方式-临界资源：一段时间只允许一个进程访问的资源。

同时访问方式-允许若干用户同时访问该文件

3. 虚拟：是指把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物。

包括：时分复用技术。eg：处理器的分时共享。（采用多道程序设计技术）

空分复用技术。eg：虚拟存储器。

4. 异步

**注：并发与共享是操作系统最基本的特征。**

#       二、操作系统的功能 #

1. 处理机管理

2. 存储器管理

3. 文件管理

4. 设备管理

# 三、广义指令就是系统调用指令 #

命令解释器属于命令接口。

shell是命令解析器。

以上都属于命令接口。

系统的缓存全部有操作系统管理，对用户是透明的，操作系统不提供管理系统缓存的系统调用。

# 四、操作系统的发展与分类 #

1. 手工操作阶段（无操作系统）

**2. 批处理阶段**（操作系统开始出现）

单道批处理系统：自动性，顺序性，单道性

多道批处理系统：多程序同时进入CPU交替运行，特点：多道，宏观并行，微观串行

优点：资源利用率高，多道程序共享资源，吞吐量大

**不足：**用户响应时间长，**不提供人机交互能力。**

3.**分时操作系统**

是指**多个用户通过终端同时共享一台主机。**

主要特征：**同时性，**也称多路性，指允许多个终端用户同时使用一个计算机。

**交互性，**人机交互

**独立性，**多个用户独立操作，互不干扰

**及时性，**用户请求在很短时间内得到响应。

4. 实时操作系统

**硬实时系统** eg：飞行器的飞行自动控制系统

**软实时系统** eg：飞机订票系统，银行管理系统

5. 网络操作系统（特点：网络中各资源的共享和各台计算机之间的通信）

分布式计算机系统 （特点：分布性和并行性，若干计算机协同完成同一任务）

6. 个人计算机操作系统

**注：多任务操作系统可在同一时间内运行多个应用程序，必须互斥地访问资源，主要特点：（并发和并行），并不一定要运行在多个CPU上**

# **五、操作系统的运行环境** #

1. 特权指令：不允许用户直接使用的指令

eg：**IO指令，置中断指令，清内存，置时钟，修改虚存的段表或页表，修改用户访问权限等**。

2. **大多数操作系统内核包括**四个方面的内容

**时钟管理，中断机制，原语和系统控制的数据结构及处理**

3. 中断和异常的概念

发生中断/异常时，CPU进入核心态

I/O中断，时钟中断

中断：**内中断：**自愿中断（如**指令中断**）和强迫中断（如**硬件故障和软件中断**）

**外中断：**外设请求和人的干预

4. 系统调用是指用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能

系统调用过程：**传递系统调用参数****->****执行陷入（****trap****）指令****->****执行相应的服务程序****->****返回用户态**

按功能分：设备管理，文件管理，进程控制，进程通信，内存管理。

若程序的运行由用户态转到核心态，则会用到**访管指令（仅在用户态使用）**，访管指令是在用户态使用的，所以它不可能是特权指令。

# 六、408历年真题考点： #

**1. 编译器**是操作系统的上层软件，不是操作系统需要提供的功能。

**2. 广义指令，**即系统调用的指令，它工作在核心态，可以由用户态调用。（注意区分工作和调用）

**3. 输入****/****输出指令需要中断操作**，中断操作必须在核心态下执行。

**4. I/O****通道**实际上是一种特殊的处理器，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道程序来控制I/O操作。

**5. 中断**是操作系统必须提供的功能。

**6. 访管中断：**因操作系统不允许用户直接执行某些“高危险性指令”，故用户态运行这些指令的结果会转成操作系统的核心态去运行，这个过程就是访管中断。

**7. 中断指令和地址映射中的重定位都离不开硬件支持。**

重置时钟是由硬件直接完成的，而进程调用是由调度算法决定的，无需硬件支持。

8. 用户态 ![e35a026da2e340d6b9a37f2e164681e3.png][]核心态（运行 核心态程序和中断处理程序）

**9. 进程调度**是操作系统**内核进程**，无需用户干预，**不可能在用户态发生**

10. 命令解释程序属于命令接口，在用户态执行

11. 缺页产生后，在用户态发生缺页中断，然后进入内核态执行缺页中断服务程序。

12. CPU处于**核心态**，可以**执行除“访管”指令外的全部指令。**

**13. read****系统调用**，会导致用户进程从用户态切换到内核态。而sin()函数调用，是在用户态进行的。

14. 子程序带哦也能够秩序保存程序断点，即该指令的下一条指令的地址；中断调用子程序不仅要保存断点（即PC的内容），还要保存程序状态字寄存器(PSW)的内容。 最最重要的两个寄存器**PC****和****PSWR**

15. 内外部中断处理过程，**PC****值**由**中断隐指令自动保存**，而**通用寄存器**内容由**操作系统保存**。

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#       重点 #

**1. 中断：**是指来自CPU执行指令以外事件的发生，如设备发出的I/O中断，表示设备输入/输出处理已经完成。时钟中断，表示一个固定时间片已到，让处理机计时，启动定时运行任务等。

**2. 异常：**也称**内中断，**例外或陷入(trap)，指源自CPU执行指令内部的事件，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。**

**3. 执行系统调用过程：**正在运行的进程先传递系统调用参数，然后由陷入(trap)指令负责将用户态转换为内核态，并将返回地址压入堆栈以备后用，接下来CPU执行响应的内核态服务程序，最后返回用户态。

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第一章：计算机系统概述

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