计算机考研408（操作系统（持续更新））
操作系统
一、操作系统概念:OS
属性：(与硬件相关、与应用无关)(对硬件功能首次扩充)(第一层软件)(系统软件)
定义：控制和管理整个计算机系统软硬件资源、并合理组织调度计算机工作和资源分配、提供用户和其他软件方便的环境和接口、是计算机系统中最基本的系统软件。
关键词：控制、管理、软硬件、工作、资源、分配、环境、接口、系统软件
计算机系统层次：
用户USER
应用程序(软件)APP
操作系统(软件)OS：(承上启下、最接近硬件的软件)
裸机(纯硬件)PC：
目标：方便性、有效性、可扩充性、开放性
方便性：操作系统使计算机系统更易于使用
有效性：操作系统使资源的利用率更高，系统的吞吐量更大
可扩充性：操作系统必须能方便地增加新的功能和模块.并能修改老的功能和模块，以适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求
开放性：操作系统的开发应该进循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连OSI国际标准，从而使其与其他系统之间能彼此兼容、方便地实现互连.
操作系统OS：
①系统资源管理者
②用户与计算机硬件间的接口(桥梁)
③最接近硬件的层次
(一)资源管理者(实现了对计算机资源的抽象)
1、功能
1.处理机管理
功能：
进程管理：(创建、撤销、运行、协调、同步、信息交换、处理机分配给进程)
2.存储器管理
层次：寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、磁盘、移动介质
功能：内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充
3.文件管理
数据组：数据项、记录、文件
操作：创建、删除、读取、写入、截断、设置读/写位置
4.设备管理
4.1分类：设备使用特性、传输速率、信息交换、设备共享
①按设备的使用特性分类(存储、输入/输出设备、网络通信)
②按传输速率分类(低中高速设备)
③按信息交换的单位分类：块设备、字符设备
块设备：传输快、数据块为单位、可寻址、DMA方式
字符设备：传输慢、基本单位是字符、不可寻址、中断驱动方式
④按设备的共享属性分类(独占、共享、虚拟设备)
4.2功能：程序直接、中断驱动、直接存储、通道控制
程序直接控制方式：
中断驱动方式：
直接存储访问：DMA
通道控制方式：IOP
2、目标
①安全
②高效
(二)为用户提供服务-用户与计算机硬件间的接口(桥梁)
1、功能：(用户接口)
1.命令接口：用户直接使用
①联机命令接口：用户说一句、系统做一句
②脱机命令接口：用户说一堆、系统做一堆
2.程序接口(系统调用)：用户通过程序间接使用，用户程序和硬件设备之间的桥梁
系统调用：发生(用户态)——陷入：内中断——处理(核心态)
操作系统对上提供服务的接口。通过软中断触发中断
INT和IRET指令用于系统调用，系统调用时，
堆栈切换和特权级的切换。
定义：一组系统调用命令=广义指令(调用会使处理器从用户态——核心态)
1是操作系统提供给应用程序(程序员/编程人员)使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，与库函数不同
2应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统服务
3系统调用会使处理器从用户态进入核心态程序员在程序中调用user32.dll实现创建窗口等功能通过用户程序间接使用(一组系统调用)
4分类：凡是与资源有关的操作、会直接影响到其他进程的操作、一定需要操作系统介入、即需要通过系统调用来实现。
设备管理：完成设别的请求和释放，设备启动
文件管理：文件的读，写，创建，删除
进程控制：进程的创建、撤销、阻塞和唤醒
进程通信
内存管理：完成内存的分配、回收获取作业占用内存区大小以及起始地址等
5系统调用和库函数区别：
6系统调用的背后过程：
3.GUI(图形用户接口):图形化操作界面
4.调用过程：
传递系统调用参数——>执行陷入指令(用户态)——>执行系统调用相应服务程序(核心态)——>返回用户程序
语言库函数：向上提供库函数、有时会将系统调用封装成库函数、以隐藏系统调用的一些细节、为上层进行系统调用更加方便
涉及系统调用库函数：创建一个新文件的函数
不涉及系统调用的库函数：取绝对值函数
2、目标：方便使用
(三)硬件机器的扩展
1、功能：
分类：
①裸机：纯硬件
②扩充机器：软硬件结合=虚拟机
2、目标：对硬件机器的拓展、拓展能力
二、 操作系统特征:
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