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操作系统备考学习 day2

  • 计算机系统概述
    • 操作系统运行环境
      • 中断和异常的概念
      • 系统调用
    • 操作系统体系结构
    • 操作系统引导
    • 虚拟机

计算机系统概述

操作系统运行环境

中断和异常的概念

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中断的作用

CPU上会运行两种程序,一种是操作系统内核程序,一种是应用程序
在合适的情况下,操作系统内核会把CPU的使用权主动让给应用程序
中断让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径
中断会使CPU由用户态变为内核态,使操作系统重新夺回对CPU的控制权
如果没有中断机制,那么一旦应用程序上CPU运行,CPU就会一直运行这个应用程序,就无法实现并发
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中断的类型
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内中断中:

  • 若当前执行的指令是非法的,如除法的除数为0,则会引发一个中断信号
  • 有时候应用程序想请求操作系统内核的服务,此时会执行一条特殊的指令–陷入指令,该指令会引发一个内部中断信号

外中断中:

  • 时钟中断——由时钟部件发来的中断信号
  • I/O中断请求
  • 每一条指令执行结束时,CPU都会例行检查是否有外中断信号

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中断机制的基本原理

不同的中断信号,需要用不同的中断处理程序来处理,当CPU检测到中断信号后,会根据中断信号的类型去查询“中断向量表”,以此来找到相应的中断处理程序在内存中的存放位置。

系统调用

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系统调用是操作系统提供给应用程序使用的接口,可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数,应用程序可以通过系统调用来请求获得操作系统内核的服务

系统调用与库函数的区别
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由操作系统内核对共享资源进行统一的管理,并向上提供“系统调用”,用户进程想要使用共享资源,只能通过系统调用想操作系统内核发出请求。内核会对各个请求进行协调处理。

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应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。而系统中的各种共享资源都由操作系统内核同一掌管,因此凡是与共享资源有关的操作(如存储分配、I/O操作、文件管理等),都必须通过系统调用的方式向操作系统内核提出服务请求,由操作系统内核代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性,防止用户进行非法操作。

系统调用的过程

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注意:

  1. 陷入指令是在用户态执行的,执行陷入指令之后立即引发一个内中断,使CPU进入核心态
  2. 发出系统调用请求是在用户态,而对系统调用的相应处理核心态下进行

操作系统体系结构

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原语是一种特殊的程序,具有原子性。也就是说,这段程序的运行必须一气呵成,不可被“中断”

内核是操作系统最基本、最核心的部分
实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序
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大内核涉及第二、第三层,微内核仅涉及第二层
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注意:变态的过程是有成本的,要消耗不少时间,频繁地变态会降低系统性能
大内核需要2次变态,微内核需要6次

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分层结构里,最底层是硬件,最高层是用户接口,每层仅可调用更低一层

外核

操作系统引导

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安装操作系统后,硬盘的分布
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开机过程:
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虚拟机

虚拟机:使用虚拟化技术,将一台物理机器虚拟化为多台虚拟机器,每个虚拟机器都可以独立运行一个操作系统
同义术语:虚拟机管理程序/虚拟机监控程序/Virtual Machine Monitor/Hypervisor
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http://www.hengruixuexiao.com/news/42120.html

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