自考《02326操作系统2007》笔记1-2-20170608

第一章操作系统定义（P4）：操作系统（OperatingSystem，缩写为OS）是一种管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为其他软件提供支持的系统软件。形成（P4~6）：人工操作→管理程序→操作系统基本类型（P6~10）：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统发展（P10~11）：单用户危机操作系统→网络操作系统→分布式操作系统→多机操作系统→嵌入式系统UNIX（P11~12）：UNIX是一个交互式的分时操作系统功能（P12）：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理操作系统是什么定义操作系统（OperatingSystem，缩写为OS）是一种管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为其他软件提供支持的系统软件。设计原则①能使得计算机系统使用方便；②能使得计算机系统高效地工作。作用①管理计算机系统的资源；②为用户提供方便的使用接口；③具有扩充硬件的功能。批处理操作系统定义操作员将收到的一批作业的有关信息输入到计算机系统中等待处理，由操作系统选择作业，并按照其操作说明书的要求自动控制作业的执行。采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统。作业：把用户要求计算机系统进行处理的一个计算问题称为一个作业。分类批处理单道系统•这种系统的主要目标是控制一批作业自动地、顺序地运行，以节省人工操作时间，提高系统效率。批处理多道系统•多道作业并行，减少处理机空闲时间；•充分利用计算机系统资源；•单位时间内处理能力能得到提高；•减少人工操作时间和作业交接时间。提高系统吞吐率。分时操作系统定义能使用户通过与计算机相连的终端来使用计算机系统，允许多个用户同时与计算机系统进行一系列的交互，并使得每个用户感到好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机系统。具有这种功能的操作系统称为分时操作系统，简称分时系统。计算机系统终端1终端2...终端n分时系统也是支持多道程序同事执行的系统，但它不同于批处理多道系统。批处理多道系统是实现自动控制无须人为干预系统，而分时系统是实现人机交互的系统。分时系统有如下主要特点：①同时性；②独立性；③及时性；④交互性。操作系统研究者提出充分发挥批处理系统和分时系统的优点，把又分时系统控制的作业称为前台作业，而又批处理系统控制执行的作业称为后台作业。实时操作系统定义能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且在严格的规定时间内处理结束，再给出反馈信号的操作系统称为实时操作系统，简称为实时系统。设计实时操作系统时有两点必须注意：①要几时响应、快速处理；②实时系统要求高可靠性和安全性，不强求系统资源的利用率实时系统是较少有任务干预的监督和控制系统，仅当计算机系统识别到了违反系统规定的限制或本身发生故障时，才需要人为干预。UNIX操作系统简介UNIX是一个交互式的分时操作系统编写语言：C语言源代码公开主要特点①短小精悍；②具有可拆卸的多层次文件系统；③可移植性好；④网络通信功能强。操作系统的功能处理机管理合理的分配CPU时间。进程控制、进程同步、进程通讯、进程调度。存储管理要是内存资源的管理，内存不够用时要把内存和外存结合起来进行管理。内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充。设备管理主要完成用户的I/O请求。缓冲管理、设备分配、设备处理。文件管理主要是使用户能方便、安全地使用各种信息资源。件存储空间管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。第二章计算机系统结构简介计算机系统结构（P15~16）：硬件环境（P17~21）：CPU与外设的并行工作、存储体系、保护措施操作系统结构（P21~24）：设计目标、层次结构、UNIX系统结构操作系统与用户的接口（P24~26）：操作控制命令、系统调用UNIX的用户接口（P26~32）：UNIX是一个交互式的分时操作系统。UNIX系统调用的trap指令。★★计算机系统结构硬件系统•中央处理器（CPU•存储器•输入/输出系统•输入/输出设备：键盘、鼠标、打印机、显示器、绘图仪等软件系统•系统软件：如操作系统、编译系统等•支撑软件：是可支持其他软件的开发和维护的软件。•应用软件：是按特定领域中的某种需要而编写的专用程序。系统工作框架主存储器辅助存储器：磁盘、磁带、光盘执行一条指令中断装置中断占用CPU事件服务程序处理事件事件发生执行完毕完毕N继续CPU与外设的并行工作CPU主存输入机启动启动磁带机I/O中断I/O中断CPU与外界设备并行工作示意I/O中断作用：为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间，提高了CPU的工作效率，还满足了外设的实时要求存储体系在计算机系统中用来存放程序和数据的部件是存储器。现代计算机都采用多级存储体系，它包括寄存器、主存储器、高速缓存存储器和辅助存储器。1.寄存器寄存器是处理器的组成部分，用来存放处理器的工作信息。分类：⑴通用寄存器：存放参加运算的操作数、指令的运算结果等⑵指令寄存器：存放当前从主存储器读出的指令⑶控制寄存器：存放控制信息以保证程序的正确执行和系统的安全。以下为常用的四种：①程序状态字寄存器：存放当前程序执行时的状态②中断字寄存器：记录出现的事件③基址寄存器：设定程序执行时可访问的主存空间的开始地址④限长寄存器：设定程序执行时可访问的主存空间的长度2.主存储器在计算机系统中，任何程序和数据都必须在装入主存储器之后才能对其进行操作。主存储器以“字节”为单位进行编址。主存储器容量较大，能被处理器直接访问。3.高速缓冲存储器定义：位于处理器和主存储器之间的cache起到了缩短存取时间和缓冲存储的作用，故称其为高速缓冲存储器。为了减少对主存储器的访问时间，配置高速缓冲存储器。处理器对cache的存取速度快于主存储器，cache的存储容量小于主存储器而大于寄存器。4.辅助存储器磁盘和磁带是最常用的辅助存储器，辅助存储器的优点是容量大且能永久地保存信息，但它们不能被中央处理器直接访问。解决了主存储器存储容量不足的问题；辅助存储器只能与主存储器相互传送信息；磁带可以存放大量信息且永久保存，存放不经常使用的信息；通过高速旋转的磁盘驱动器，磁盘与主存储器之间可以高速地传送信息。保护措施操作系统与硬件必须相互配合实现安全保护。一般是硬件提供保护手段和保护装置，操作系统利用这些设施配合硬件实现保护1.特权指令为了保证计算机系统能正确可靠地工作，硬件把由中央处理器执行的指令分为两类：①特权指令：不允许用户程序中直接使用的指令②非特权指令用户程序若要启动I/O，必须请求操作系统代为启动，这种方式不但可以保证安全地使用外围设备，正确地传送信息，而且可减少用户为启动设备而必须了解外围设备特性以及组织启动等工作，大大方便了用户。为保护输入/输出的完整性，把“启动I/O”、设置时钟、设置控制寄存器等一类可能影响系统安全的指令定义为特权指令。2.管态和目态中央处理器设置了两种工作状态：管态和目态当中央处理器处于管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指令；当中央处理器处于目态时不允许执行特权指令。操作系统设计目标、层次结构设计目标正确性、高效性、维护性、移植性层次结构文件管理设备管理存储管理处理器管理硬件UNIX系统的结构Shell编译程序解释程序实用程序系统库系统调用存储管理文件管理设备管理进程管理外壳内核硬件用户内核层是UNIX操作系统的核心。外核层为用户提供各种操作命令（UNIX把它们称为shell命令）和程序设计环境。UNIX操作系统与用户的接口用户通过操作系统来使用计算机系统，操作系统为用户提供两种类型的使用接口：1.操作员级的接口：是一组操作控制命令2.程序员级的接口：是一组系统功能调用系统调用访管指令--------------系统调用操作系统用户程序①②用户程序与系统程序间的转换示意操作系统编制了许多不同功能的子程序，供用户程序执行中调用。这些由操作系统提供的子程序称为系统功能调用程序，简称系统调用。现在计算机系统的硬件系统都有一条“访管指令”。这是一条可在目态下执行的指令。分类：文件操作类、资源申请类、控制类、信息维护类