操作系统:概述

基本特征

并发

并发是指在同一时间段内可以同时运行多个程序,并行是指在同一时刻能够同时执行多指令。

并行依靠硬件完成,例如多核处理器或分布式操作系统

并发依靠操作系统引入进程与线程来完成

共享

同一个进程内的线程共享系统中的资源

共享有两种方式:同时共享互斥共享

互斥共享的资源称为临界资源,临界资源在一个时刻只能被一个进程访问,多个进程访问同一个临界资源时需要用同步机制。

虚拟

虚拟是指将一个物理实体虚拟成多个逻辑实体

虚拟技术有两种:时分复用空分复用

时分复用:将一个时间段划分成多个时间片,每个进程轮流占用一个时间片,达到进程并发。

空分复用:将物理内存空间虚拟成地址空间,每个进程有自己的地址空间,地址空间的页映射成物理内存。

异步

异步是指进程的执行断断续续,以不可知的速度向前推进。

基本功能

进程管理

进程结构、进程控制、进程同步、进程通信、死锁、进程调度

内存管理

存储器层次、连续分配存储方式、分页存储、分段存储、段页式存储、虚拟内存

设备管理

完成用户的I/O请求,尽量降低I/O设备与CPU处理效率间的巨大差异

主要包括:I/O系统层次、缓存管理、设备分配、磁盘I/O

文件管理

文件的逻辑结构、目录管理、文件共享、文件保护

磁盘管理

磁盘空间的分配、磁盘空间的管理、提高磁盘I/O速度

系统调用

 如果一个进程在用户态需要使用内核态的功能,就进行系统调用从而陷入内核,由操作系统代为完成。

大内核与微内核

大内核

大内核是指将整个操作系统功能作为一个整体放到内核中

由于各部分之间直接共享信息,因此效率很高

微内核 

由于操作系统不断复杂,因此将一部分操作系统功能移出内核,从而降低内核的复杂性。移出的部分根据分层的原则划分成若干服务,相互独立。

在微内核结构下,操作系统被划分成小的、定义良好的模块,只有微内核这一个模块运行在内核态,其余模块运行在用户态。

因为需要频繁地在用户态和核心态之间进行切换,所以会有一定的性能损失。

中断分类

外中断

不是由CPU指令执行引起的,例如等待I/O

异常

由CPU指令执行的内部事件引起的,例如地址非法、算术溢出等

陷入

在用户程序中进行系统调用

参考资料

https://cyc2018.github.io/CS-Notes/

原文地址:https://www.cnblogs.com/huanglf714/p/11076251.html