操作系统基本概念文章目录操作系统基本概念一、操作系统定义二、操作系统功能和目标三、操作系统四个特点四、操作系统运行机制和体系结构4.1操作系统运行机制4.2操作系统体系结构五、中断和异常5.1中断的概念和作用5.2中断的分类5.3外中断
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一、操作系统的定义具体为：
现代计算机系统由一个或多个处理器、主存储器、磁盘、打印机、磁盘、鼠标、显示器和其他输入/输出设备组成。 为了使用户能够透明地使用计算机设备，必须封装计算机行为的详细信息。 另外，其中的各种软件和硬件的管理和集成必须在特定的软件系统中进行。 因此，用于管理计算机基础设备的计算机操作系统应运而生，并封装为接口，用户可以直接调用接口使用。
直接提出并归纳书中的概念：
操作系统控制和管理计算机的软件和硬件合理组织计算机工作和资源分配，在提供用户和其他软件方便的接口和环境，是最基本的系统软件。
二.操作系统的功能和目标
正如前面的操作系统概念所述，操作系统的功能和目标有以下3点。
33558www.Sina.com/CPU、存储、文件、设备等管理；作为计算机系统资源的管理者：用户操作计算机硬件的命令界面(分为联机和脱机命令)、程序界面)、图形用户界面实现作为用户与计算机硬件系统间的接口：硬件机器的扩展(通常将覆盖软件的机器称为扩展机器，也称为虚拟机)。 三、操作系统的四个特点作为最接近硬件的层次：首先区分并发和并行的概念：
并发是指两个以上的事件以相同的事件间隔发生，在宏观上同时发生，但在微观上交替发生。 (一个CPU交替计算多个程序)；并发是指两个或多个事件同时发生(多个CPU同时计算等量任务)。
在现代计算机中，即使是四核CPU，并行运行的操作系统仍然是必不可少的，因为计算机上通常至少有四个同时运行的程序。
3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /即资源共享是指内存中的多个并发进程可以共享系统中的资源。
共享有两种方法。
(1)互斥共享方式：并行
(2)同时共享方式：共享)同时wrdmd在宏观上、微观上过程交替执行，即时分共享。
共享
例如，如果微信和QQ同时发送文件，则表明这两个进程都在从磁盘读取数据并发送文件，这两个进程必须同时运行并共享访问硬件资源。 这样，并发性和共享的关系在失去并发性时系统中的两个进程就不能并行，在失去共享性可能失去存在意义的共享性时，两个进程就不能同时访问同一资源，并发性就失去了意义。
3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /是指将物理实体转变为若干逻辑对应物。 3358www.Sina.com/和某些资源虽然可以提供给多个进程使用，但同一时间只允许一个进程访问该资源摆脱了计算机的物理限制。 同时，可以感觉到没有同时性，也没有虚拟性。
3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /是指在同时运行多个程序的环境中，由于可分配资源的限制，流程的执行不会一直进行到最后，而是以不可预测的速度前进(例如同时，也可以说没有并发性，也可以说不是异步性。
四.操作系统运行机制和体系结构4.1操作系统运行机制指令：用编译语言翻译的处理器可以识别和运行的最基本的指令处理器的两种状态： http://www.Sina 两个程序： http://www.Sina.com内核程序运行特权和非特权指令，正常APP应用程序只运行非特权指令，在用户状态下运行，以保证能够在核心状态下运行的系统的安全运行指令有某些资源可以提供给多个进程使用，允许一个时间段内由多个进程“同时”访问该资源和由并发和共享可以得到两个的关系：两种，其中特权指令不允许使用用户程序
CPU判断特权指令(由程序状态字寄存器PSW中的标志位识别)当前是否可执行由处理器的状态决定，在用户状态下CPU只能执行除特权之外的指令。
内核程序在核心状态下运行，可以调用特权命令； 在使用者状态下执行APP应用程式，只能呼叫没有权限的指令。
4.2操作系统体系结构
操作系统的体系结构基于按操作系统内核划分的规则。
rong>大内核（包括上图全部内容的内核）和微内核（只包括时钟、中断和原语这些必不可少的功能的内核）。大内核将操作系统的主要功能模块都作为系统内核，运行在核心态。优点在于性能高，但缺点是内核代码量大，难以维护。
微内核只将最基本的功能保留在内核。优点在于内核方便维护，但缺点在于CPU频繁在核心态和用户态间切换，影响性能。
发生了中断，意味着操作系统需要介入开展管理工作。由于操作系统的管理工作（如进程切换、分配I/O设备等）需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转换为核心态（中断能使CPU从用户态切换为核心态，使操作系统获得计算机的控制权）。有了中断，才能实现多道程序的并发执行。
从上述可以得到一个重要的结论：用户态 -> 核心态的切换是通过中断实现的，并且中断是唯一途径。 而核心态 -> 用户态的切换，是通过操作系统在核心态下使用特权指令设置程序PSW状态字为用户态。
广义的中断分为内中断和外中断。
内中断，也称异常，信号来源于CPU，跟当前执行的指令有关。外中断，也就是狭义的中断，信号来源于CPU外部，与当前执行的指令无关。5.3 外中断的处理过程
（1）每条指令执行结束后，CPU检查是否有外部中断信号。
（2）若有外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境。
（3）根据中断信号的类型转入相应的中断处理程序。
（4）恢复原进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续向下执行。
正如前面所说的，操作系统作为用户和计算机硬件间的接口，向上提供简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口（程序接口由一组系统调用组成，允许用户通过程序间接使用）。
系统调用是指应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统掌管，因此在用户程序中，凡是与资源相关的操作（都是通过特权指令完成，需要在核心态下进行），都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，由操作系统代为完成，以此保证系统的安全性和稳定性。
系统调用与库函数的区别则在于，高级编程语言的库函数部分是对操作系统的系统调用的封装，部分不涉及系统调用直接在用户态下完成。
系统调用流程：
传递系统调用参数 -> 执行陷入指令（用户态下）-> 执行系统调用相应服务程序（核心态下）-> 返回用户程序
其中需要注意的是，陷入指令是唯一一个只能在用户态执行，而不可以在核心态执行的指令。
参考：《王道考研操作系统》
地址：https://www.bilibili.com/video/BV1YE411D7nH