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王道《操作系统》学习（一）——计算机系统概述

news 2025/12/17 7:30:59

1.1 操作系统的概念、功能

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1.1.1 操作系统的概念（定义）

（1）操作系统是系统资源的管理者

（2）向上层用户、软件提供方便易用的服务

（3）是最接近硬件的一层软件

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1.1.2 操作系统的功能和目标

（1）作为系统资源的管理者

  • 文件管理
  • 存储器管理（也叫内存管理）
  • 处理机管理
  • 设备管理
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（2）向上层提供方便易用的服务

  • A.给普通用户用的
    a、GUI图形界面
    b、命令接口：联机命令接口（交互式命令接口）、脱机命令接口（批处理命令接口）

  • B.给程序员用的
    程序接口（即系统调用）
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（3）作为最接近硬件的层次

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1.2 操作系统的特征

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1.2.1 并发

  • 多个程序宏观上同时发生，微观上交替发生。

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1.2.2 共享

  • 系统资源的共享

（1）互斥共享方式

（2）同时共享方式

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1.2.3 虚拟

（1）空分复用技术

（2）时分复用技术

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1.2.4 异步

  • 多道程序并发执行，由于资源有限，程序运行走走停停。
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1.3 操作系统的发展和分类

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1.3.1 手工操作阶段

  • 纸袋有无小孔代表0和1
  • 缺点：用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低
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1.3.2 批处理阶段

（1）单道批处理系统

  • 优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升。
  • 缺点：内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。

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（2）多道批处理系统

  • 优点：多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大。
  • 缺点：用户响应时间长，没有人机交互功能（用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成，中间不能控制自己的作业执行。eg：无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数）。
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1.3.3 分时操作系统

  • 优点：解决了人机交互问题。
  • 缺点：不能优先处理紧急任务。
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1.3.4 实时操作系统

  • 优点：能优先处理紧急的任务。

（1）硬实时系统

（2）软实时系统

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1.3.5 其他几种操作系统

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1.4 操作系统的运行机制和体系结构

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1.4.1 运行机制

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（1）预备知识：什么是指令

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（2）特权指令 VS 非特权指令

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（3）用户态 VS 核心态

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（4）内核程序 VS 应用程序

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1.4.2 操作系统内核

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1.4.3 操作系统体系结构

（1）大内核

（2）微内核

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1.5 中断和异常

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1.5.1 中断的作用

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1.5.2 中断的类型

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（1）内中断

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（2）外中断

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1.5.3 中断机制的基本原理

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1.6 系统调用

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1.6.1 什么是系统调用，有何作用？

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1.6.2 系统调用和库函数的区别

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1.6.3 小例子：为什么系统调用是必须的？

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1.6.4 什么功能要用到系统调用？

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1.6.5 系统调用的过程

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