第一章、计算机操作系统概述
1、计算机操作系统的基本概念
1、层次结构
❗1、概念
1、系统最核心的软件，系统软件
2、管理、控制计算机软、硬件资源
3、合理组织、调度计算机的工作与资源分配
4、为用户和其他软件提供接口和环境
2、功能
1、各种管理
1、Cpu的管理
1、在多道程序环境下，cpu的分配和运行都以进程（或线程）为基本单位，因此对cpu的管理可理解为对进程的管理。
2、进程管理的主要功能包括：进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度
2、存储器的管理
1、主要包括：内存分配与回收、地址映射、内存保护与共享和内存扩充等功能
3、文件管理
1、计算机中所有的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件的管理的部分称为文件系统
2、文件管理包括文件存储空间的管理、目录管理及文件读写管理和保护
4、设备管理
1、主要任务：我曹用户的I/O请求，方便用户使用设备，提高设备的利用率
2、主要包括：缓存管理、设备分配、设备处理和虚拟设备
2、用户与计算机硬件的接口
1、分为两类：命令接口，程序接口
1、命令接口
1、用户可以直接使用的，利用这些操作命令来组织和控制作业的执行
2、分为两类：联机命令接口，脱机命令接口
3、cmd就是联机命令接口
4、批量处理的是脱机命令接口
2、程序接口
1、用户通过程序间接使用的，编程人员可以使用它们来请求操作系统服务
2、例如：命令行工具，就是用户间接调用的，让操作系统为用户提供服务
3、例如：图形化界面GUI
3、注意：系统调用==系统调用命令==广义指令
3、作为扩充机器（虚拟机）
1、裸机：没有任何的软件支持的计算机
2、扩充机器（虚拟机）：覆盖了软件的机器
3、理解
1、硬件是：锤子，钉子、木头
2、操作系统：工匠
3、操作系统对硬件的扩展：房子、木船
❗2、操作系统的特征（并发、共享、虚拟、异步）
1、并发
1、概念
1、并发
1、同时存在多个运行的程序，例如多个进程
2、并行
1、两个或多个事务同一时刻发生
2、共享
1、资源共享：系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用，就像鼠标操作
2、分类：互斥共享、同时共享
1、互斥共享
1、某个资源只能同时让一个进程来访问和使用，其他的进程没办法使用
2、临界资源（独占资源）：一段时间只能让一个进程访问的资源。例如：大多数物理设备、软件中的栈、变量、表格
3、例子：微信的语言通话，同时只能打一个
2、同时共享
1、某个资源能同时让多个进程访问和使用
2、分时共享：一般要求多个时间片的间隔完成，交替执行
3、同时访问的例子：游戏声音和音乐声音
3、并发性和共享性互为存在条件
1、例子
3、虚拟
1、概念
1、（补充概念）多道程序设计：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。 两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态。这就称为多道程序设计
2、虚拟：是把物理上的实体变为若干逻辑上的对应物品（例如视图和基本表）
3、虚拟实体是真实存在，对应物品是假设定义出来的
4、虚拟处理器（CPU）：实际只有一个CPU，通过多道程序设计，就让用户感觉有多个CPU
5、虚拟存储器：从逻辑上扩充存储容量
6、虚拟设备：将一台物理设备虚拟为逻辑上的多台设备，使多个用户在同一时间段内访问同一台设备，即同时共享（例如虚拟机）
7、归纳为：分时复用技术（处理器的分时共享）、空间复用技术（虚拟存储）
8、注意：没有并发性就不会有虚拟
4、异步（不确定性）
1、在并发的前提下，由于CPU资源有限，进程就不能贯彻执行，会断断续续执行，不可预测的速度向前推进。
3、操作系统的发展和分类
4、操作系统的运行机制和体系结构
1、操作系统的运行机制和体系结构
1、如图
2、操作系统内核在计算机系统中的层次结构
1、内容
3、类比（和企业管理类比）
1、内核：企业的管理层，管理层能执行特权指令。普通成员执行非特权指令
2、用户态、核心态之间的切换：普通成员和管理层之间的工作交接
3、大内核：创业初期，优点高效，缺点是组织结构混乱难以维护
4、小内核，管理层负责决定：方便维护，效率低
4、操作系统用户态和核心态的转换
1、用户态—>核心态，通过中断，中断是唯一途径
2、核心态—>用户态，执行一个特权指令，用PSW程序状态字，设置为用户态
5、中断和异常
1、下面是中断的处理过程和中断的定义
6、系统调用
1、系统调用和库函数的区别
2、系统调用的执行过程
