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第
1
章 计算机系统概述
【考纲内容】
(一)操作系统的概念、特征、功能和提供的服务
(二)操作系统的发展与分类
(三)操作系统的运行环境
内核态
与
用户态
;中断、异常;系统调用
(四)操作系统体系结构
一、操作系统的目标与功能
1.管理计算机资源
(1)处理机管理
(2)存储器管理
(3)文件管理
(4)设备管理
2.管理用户与计算机接口
(1)命令接口
联机命令接口
又称交互式命令接口(简单来说就是,我输一条命令执行一条)
脱机命令接口
又称批处理命令接口(我输多条命令,写个执行命令清单,然后依次慢慢一条一条执行)(2)程序接口(详见下面的
系统调用
)
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3.操作系统用作扩充机器
没有操作系统的机器称为
裸机
,将安装了软件(操作系统也是软件)的机器称为
扩充机器
或
虚拟机
二、略
三、操作系统的运行环境
用户态和内核态
用户态
:运行用户程序指令
内核态
:运行操作系统的指令用户态可以使用除了特权指令(广义指令/系统调用)以外的所有指令
内核态可以调用所有指令
(除了陷入指令(又叫访管指令)就是让cpu从用户态进入到内核态的指令,已经在内核态所以没办法调用)
三种会导致用户态到内核态的
切换:
系统调用
中断
异常
(
内核态到用户态是由
操作系统
完成,用户态到内核态是由
硬件
完成
)
系统调用
操作系统为上层提供服务,包括
命令接口
和
程序接口
,程序接口由一系列
系统调用
组成(通俗来说,假设计算机是一家餐厅,程序就是顾客,顾客向餐厅提出要哪个师傅(
选择系统调用类型
)做哪几道菜(
提供参数
),中间师傅怎么做菜的,顾客都是不知道的,最后餐厅给顾客上菜(
返回系统调用的结果
))系统调用即将可能对计算机有危害的操作封装起来,只提供方法,而不提供内部具体实现细节
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PS:C语言库函数含有系统调用,但不全是
系统调用按照功能分为以下几大类:
- 设备管理
- 文件管理
- 进程控制
- 进程通信
- 内存管理
系统调用中还涉及内核态和用户态的切换
(接着上面的举例,内核态相当于后厨,用户态相当于餐桌)
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中断和异常
中断分为内中断(又叫
异常
)和外中断(狭义上的中断)
内中断(异常)
:中断信号来源于CPU
内部,
与当前执行的指令
有关
陷入(Trap/访管指令):
即系统调用使用的指令
故障 :
由于错误条件引起的,可能被内核程序
修复
(例如
缺页故障
),修复后将使用权
还给
应用程序
终止:
由致命错误引起,无法修复,因此直接终止应用程序
外中断
:中断信号来源于CPU
外部,
与当前执行的指令
无关
时钟中断(
时钟部件每
X
ms会发出一个中断信号和当前执行的指令
无关)
IO中断(
由输入输出设备发送的中断信号
)
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