操纵系统之概论复习记录。
操纵系统的目标与功能
目标
- 方便：使计算机已于使用
- 有效：有效管理系统资源
- 扩展能力：可引入新系统功能
功能
- 提供用户使用计算机系统的接口
- 提供资源管理功能（进程管理、存储管理、I/O设备管理、文件管理）
操作系统的发展过程
串行处理
无操作系统、用户按顺序访问计算机：串行、准备时间（加载保存链接等时间）浪费问题
简单批处理系统
有了用户模式和内核模式：用户模式不允许执行特权指令、内核模式可执行特权指令并访问受保护的内存区域
系统调用时，从用户模式切换到内核模式，调用完成后，返回用户模式。
监控程序：作业续接、内存保护、定时器、特权指令（只能由监控程序执行的指令）、中断
处理器等待I/O指令完成才能继续处理
顺序执行各个作业
多道批处理系统
- 当作业需要等待I/O时，处理器可切换到另一个作业，多作业并发执行、作业调度程序负责调度、DMA、I/O中断
- 无用户交互，使用作业提供的命令
- 充分利用处理器
- 并发执行各个作业
- 和简单批处理一样，由监控程序调度
分时系统
采用时间片轮转
共享主机、人机交互
多道程序设计计数
多用户共享处理器
多用户不同终端同时访问系统
减小响应时间
终端键入命令
多路性、独立性、及时性、交互性
实时系统
及时响应、规定时间内开始或完成时间处理
可确定性、可响应性、用户控制、可靠性、故障弱化能力
进程
进程使正在执行的程序实例，包含程序代码、数据、上下文
引入进程的原因
在多道批处理、分时以及实时系统中，系统里随时有许多作业在运行，设计协调不同活动的系统软件非常困难，可能存在：
不正确的同步、失败的互斥、不确定的程序操作、死锁
等若干问题，为此需要设计系统级的机制来监控各个作业的运行，进程由此而生。
进程的组成
程序、数据、上下文
上下文：进程状态、OS用来管理进程所需的数据、寄存器内容、进程优先级、在内存种的位置等
现代操作系统的特征
微内核体系结构、多线程、对称多处理、分布式操作系统、面向对象设计
微内核
只给内核分配一些最基本的功能：地址空间、进程间的通信、基本的调度，其他OS服务由运行在用户模式且与其他应用程序类似的进程提供。
- 微内核和单体内核的区别：单体内核包含了大多数的操纵系统功能，作为单个进程运行、所有元素共享相同的地址空间
多线程
一个应用程序的进程划分为可同时运行的多个线程
- 线程：可分派的工作单元、包括上下文自身数据、顺序执行且可中断
- 进程：一个或多个线程和系统资源的集合
对称多处理
多个进程或线程可以并行运行、多处理器对用户透明（不可见）、OS在不同处理器上调度不同的进程或线程
并发和并行
并发（逻辑上同时） 并行（物理上同时） 多时间交替执行，单处理器系统 多时间同一时刻发生，多处理器系统
分布式操作系统
使用户以为（错觉）：单一内存空间，外存空间、同一的存取措施
面向对象设计
用于给小内核增加模块化的扩展，基于对象的结构可使程序员定制操作系统，不破坏系统完整性。