操作系统概述

（结合王道知识点/课后习题/真题总结而来，概念选择题为主）

1.操作系统的分类

1）批处理操作系统：作业成批处理，交互能力较差
2）分时操作系统：主要使用时间片轮转调度算法，进行进程/作业调度，优点是交互能力较强，能及时响应用户请求，但切换开销较大，效率不高
3）实时操作系统：硬实时（百分百准时），软实时（允许存在误差）
4）网络操作系统
5）分布式操作系统

2.操作系统提供给用户的两种接口

1）命令接口：即我们平时使用的cmd等
2）系统调用：操作系统提供给用户使用系统资源的端口，cpu在用户态调用系统调用时（一般是编程人员在代码调用）代码会生成trap指令，即访管指令，cpu由用户态转换到内核态，在内核态执行系统调用。

3.cpu用户态，核心态

用户进程一般运行在用户态，当需要进行系统调用，或发生异常、中断时，需要cpu切换到核心态进行处理。注意：用户态到核心态的切换是由硬件而不是操作系统完成（真题考过）

4.中断

广义的中断，包含异常（有些教材称为内中断），中断（外中断）

1）异常：指由程序执行所导致的异常情况，异常分为3类（有真题支撑）。
（1）故障：如缺页异常，除零异常，数组越界，溢出，非法操作码等。其中缺页异常能回到原来的指令继续执行，而其他则有可能会导致程序退出
（2）自陷：通过预先设定的陷阱，进入异常状态。如trap指令，程序断点调试，程序单步执行。自陷处理完成后，可以回到下条指令继续执行，也有自陷跳转
（3）终止：程序执行所导致的硬件问题，如控制器错，存储器校验错等。系统一般需要重启。

2）外中断：指发生在程序执行之外所发生的中断请求，如时钟中断，io中断等，分为2类。
（1）可屏蔽中断：通过INTR请求线请求
（2）不可屏蔽中断：通过NMI中断请求线，一般需要通过中断请求线，cpu才能确定中断源

5.中断处理过程

中断隐指令（硬件完成）—
1）关中断
2）保存断点（即程序计数器pc的值）和程序状态字psw。注意：一般第二步只保存pc，但是在某些有psw的计算机也会在这时保存
3）加载中断向量到pc（中断向量即中断服务程序的入口地址，实质上是完成了中断服务程序的初始化）。注意：1-3步是由硬件完成，这些硬件操作也称为“中断隐指令”，但实质上其并不是一条机器指令
—操作系统完成—
4）保存现场（即一些cpu寄存器的值）和中断屏蔽字
5）开中断
6）执行中断服务程序
7）关中断
8）恢复现场和中断屏蔽字
9）开中断
10）中断返回

6.操作系统结构概念

1）分层：将操作系统分为若干层，由第0层硬件层到最高层用户层，每层仅向相邻的上一层提供服务
2）模块化：将操作系统按功能划分为若干模块
3）微内核：非核心功能不集中到内核，便于功能拓展，稳定，安全性较高，但速度慢，因为用户态/核心态在频繁切换
4）宏内核：内核功能多，性能高
5）外核：为虚拟机进行资源分配，并对其进行管理，使得虚拟机仅能访问自己的资源而不发生冲突

7.操作系统引导

1）通电激活cpu，cpu跳转到BIOS的第一条指令，即rom中的boot程序起址并执行
2）硬件自检，检查是否有硬件故障，计算机会通过各种蜂鸣提示
3）加载主引导记录（MBR），MBR包含磁盘引导程序和分区表，磁盘引导程序用于选择要引导哪个分区的操作系统（不同分区可以有不同的操作系统）
4）加载分区引导记录，用于寻找并激活位于分区根目录下的，用于引导操作系统的启动管理器
5）加载启动管理器
6）执行操作系统初始化程序

8.虚拟机

1）第一类虚拟机（裸金属架构）：虚拟机管理程序直接运行在硬件之上
2）第二类虚拟机（寄居架构）：虚拟机管理程序下面还有一个宿主操作系统。vmware属于第二类虚拟机