操作系统：计算机系统概述

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操作系统：计算机系统概述

一战成硕

• • 1.1 手工操作阶段
  • 1.2 批处理阶段
  • 1.3 分时操作系统
  • 1.4 实时操作系统
  • 1.5 中断和异常的概念
  • 1.6 系统调用

1.1 手工操作阶段

1.2 批处理阶段

1. 单道批处理系统
   自动性
   顺序性
   单道性
2. 多道批处理系统
   多道
   宏观上并行
   微观上串行
   优点：资源利用率高，多道程序共享计算机资源，系统吞吐量大
   缺点：用户响应时间较长，不提供人机交互能力

1.3 分时操作系统

分时技术：把处理器运行时间分成很短的时间片。按时间片轮流把处理器分配给各联机作业使用。作业在分配给它是时间片内不能完成，则等待下一次轮转。
分时操作系统：多个用户通过终端共享一台主机。支持多道程序设计，但不同于多道批处理系统。多道批处理系统实现作业自动控制，而分时系统是人机交互的系统。
分时系统主要特征：
同时性（多路性）
交互性
独立性
及时性

1.4 实时操作系统

为了能够在某个时间限制内完成某些紧急任务而不需要时间片排队，诞生了实时操作系统。
硬实时系统：某个动作必须绝对地在规定时刻（或规定时间范围内发生）如飞行器的自动控制。
软实时系统：能够接受偶尔违反时间规定且不会造成永久性的损害，如订票系统，银行管理系统。

1.5 中断和异常的概念

发生中断或异常，用户态的cpu会立即进入核心态。
定义：中断也称外中断，来自cpu指令外部的事件。异常也称内中断，来自cpu执行指令内部的事件。异常不能被屏蔽，一旦发现，就要立即处理。
分类：

中断和异常处理过程：
cpu在执行i条指令时检测到异常，或在执行i条指令后发现一个中断请求信号，则打断当前用户程序，转动相应的中断或异常处理程序去执行。若能够解决，通过返回指令回到被打断的地方，若不可恢复，则中止。

1.6 系统调用

系统调用可视为特殊的公共子程序。凡是与资源有关的操作都必须通过系统调用方式向操作系统提出服务请求。并由操作系统代为完成。
分类：
设备管理
文件管理
进程控制
进程通信
内存管理

显然，系统调用要使用相关特权指令才能完成，运行在内核态。

由用户态转向核心态的例子：
系统调用
发生一次中断
用户程序产生了一个错误状态
用户程序中企图执行一条特权指令
从核心态转向用户态由一条指令实现，这条指令也是特权命令，一般是中断返回指令。