程序员养成计划-操作系统篇之初识操作系统

提供的功能：处理机管理，存储器管理，文件管理，设备管理
目标：安全，高效
小提：执行一个程序前需要将程序放到内存中，才能被CPU处理

封装的思想：将一些简单的硬件功能封装成简单易用的服务，方便用户使用，相对于用户而言，无需关心底层硬件的原理，只需向操作系统发出命令即可。

两个或者多个事件在同一时间间隔内发生，宏观上同时发生，微观上交替发生。

资源共享，是指系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用

进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性（时分复用技术）

把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，后者是用户感受到的（空分复用技术）

- 单道批处理系统
			引入脱机输入/输出技术(用外围机+磁带完成)并由监督程序负责控制作业的输入，输出
			优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升
			缺点：内存中仅能有一道程序运行。CPU有大量时间是在空闲等待I/O完成
- 多道批处理系统
			每次往内存中读入多道程序（操作系统正式诞生，用于支持多道程序并发运行）
			优点：并发执行，共享计算机资源，资源利用率大幅提升，CPU保持忙碌，系统吞吐量增大。
			缺点：用户响应时间长，没有人机交互功能,无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数

计算机以时间片为单位为各个用户/作业服务，各个用户可以通过终端与计算机进行交互
		优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题，可以多用户同时使用一台计算机
		缺点：不能优先处理一些紧急任务

能够优先响应一些紧急任务，某些任务不需时间片排队
		要在严格的时间限制内处理完事件。主要特点：及时性，可靠性
		细分:
			硬实时系统：必须在绝对严格的时间内完成
			软实时系统：能接受偶尔违反时间规定

CPU执行一条条的机器指令的过程,二进制的机器指令
普通程序员：应用程序
操作系统的开发：内核程序，很多内核程序合在一起称为操作系统内核，简称“内核”(内核是最接近硬件的部分---管理者)

内核态(核心态，管态)：此时运行的是内核程序，此时可以执行的是特权指令
用户态（目态）：运行的是应用程序，只能执行非特权指令
小提：CPU中有个程序状态寄存器（PSW），其中有个二进制位，1表示”内核态“，0表示”用户态“。

执行一条特权指令
修改PSW标志位为”用户态“
操作系统主动让出CPU使用权

由”中断“引发
硬件自动完成变态的过程
触发中断信号意味着操作系统强夺回CPU使用权
但凡需要操作系统介入的地方都会触发

是让操作系统内核夺回CPU使用权的唯一途径,如果没有中断，CPU就会一直执行这个程序.就不需要并发这个概念了

  		举例:
  			应用想请求操作系统内核的服务,会执行一条特殊的指令--陷入指令（并不是特权指令），此指令会触发一个内部中断信号

  		举例:
  			时钟中断
  				由时钟部件发来的中断信号
  				时钟部件每隔一段时间就会给CPU发一次
  			I/O中断
  				由输入/输出设备发来的中断信号
  					当输入输出任务完成时，向CPU发
  	    	CPU的设定
  			每一条指令执行结束时，CPU都会例行检测是否有外中断信号

 1. 当CPU检测到中断信号
 2. 中断信号分类
					内中断：CPU在执行指令时会检测是否有异常
					外中断：每个指令周期末尾，CPU会检查是否有中断信号需要处理

 3. 根据中断信号类型去查询“中断向量表”,	找到相应的中断处理程序

系统调用是操作系统提供给应用程序使用的接口，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。

	1.传递系统调用参数
	2.执行陷入指令(用户态)，又叫：trap指令，访管指令
	3.执行相应的内请求核程序处理调用（核心态）
	4.返回

- 必须放在内核中的模块
		时钟管理：实现计时功能
		中断处理：负责实现中断机制
		原语：是一种特殊的程序，处于操作系统的最底层，是最接近硬件的部分，此程序运行具有原子性，只能一气呵成，运行时间较短，调用频繁。

- 不直接涉及硬件的部分：进程，储存器，设备管理等
  所以有些操作系统不将此部分放入内核

大内核：以上全部包括
			优点：高性能
			缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护

微内核：不纳入一些不涉及硬件的部分
		优点：方便维护
		缺点：性能较低