操作系统笔记

1、操作系统是什么

操作系统是管理硬件和软件的一种应用程序。操作系统是运行在计算机上最重要的一种软件，它管理计算机的资源和进程以及所有软硬件。为计算机提供一种中间层，使得应用软件和硬件进行分离，让我们无需关注硬件的实现，更多关注软件应用。

通常计算机都运行着许多程序，它们都需要对内存和CPU进行交互，操作系统的目的就是为了保证这些操作可以准确无误的进行。

1. 内核与外壳分别是什么？

• 内核就是能操作硬件的程序

  • 内核管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件、网络等，决定着系统的性能和稳定性

• 外壳就是围绕内核的应用程序

2、操作系统的主要功能

（1）进程管理：

进程管理的主要作用就是进程调度，在单核CPU下，操作系统会为每个进程分配一个任务，进程管理十分简单。在多核CPU下，操作系统除了要为进程分配任务外，还需要解决处理器的调度，分配和回收等。

（2）内存管理：

内存管理主要是操作系统负责管理内存的分配、回收，在进程需要时分配内存以及在进程结束时回收内存，协调内存资源，使用合理的页面置换算法进行页面的换入换出。

（3）设备管理：

根据确定的设备分配原则对设备进行分配，使设备和主机可以并行的工作

（4）文件管理：

有效管理文件的存储空间，合理地组织和管理文件系统，为文件访问和文件保护提供有效的手段

（5）提供用户接口：

操作系统提供了访问应用程序的硬件的接口，使用户能够通过应用程序发起系统调用从而操纵硬件，实现需要的功能。

3、IO操作的方式

选择判断IO控制方式有三条原则

1、数据传送速度快，能满足用户的需求但不丢失数据

2、系统开销小，所需的处理控制程序少

3、能充分发挥硬件资源的能力，使IO设备繁忙，让CPU等待时间更少

根据上述原则IO操作分四类

1、直接访问：

直接访问由用户进程直接控制主存或CPU和外围设备的信息传送。直接程序控制方式又称为忙/等待方式。

2、中断驱动：

为了减少CPU等待时间引入中断机制。中断机制引入后，外围设备仅当操作正常结束或异常结束时才向CPU发出中断请求。在I/O设备输入每个数据的过程中，无需CPU干预，一定程度实现CPU和I/O并行工作。

3、DMA直接内存访问：

为了进一步减少CPU对I/O设备的干预，防止因并行操作设备过多使CPU来不及处理或因速度不匹配而造成的数据丢失现象，引入DMA控制方式。

4、通道控制方式：

通道是独立于CPU的专门负责输入输出控制的处理机，他控制设备与内存直接进行数据交换。拥有通道指令，这些指令由CPU启动，并在操作结束时向CPU发出中断信号。

4、操作系统的目的

1，管理计算机资源，包括CPU、内存、磁盘驱动器、打印机等。

2，提供一种图形界面，是用户和计算机之间的桥梁。

3，为其他软件服务，操作系统和软件交互，为软件提供其运行时所需要的必要资源。