操作系统学习笔记（二）

知识点总结

操作系统

设备控制器：计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是CPU与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。

• 每个设备控制器有一个本地缓冲
• CPU在内存和本地缓冲之间传输数据
• I/O控制器从设备到本地缓冲之间传输数据
• 协作：控制器通过调用中断通知CPU完成操作

操作系统目标

• 核心： 运行程序
• 面向用户： 更方便使用计算机
• 面向系统： 更高效使用计算机
  

并行：同一时刻运行
并发：同短时间内依次运行

双重模式：用户模式和内核模式
由硬件提供模式位，特权指令即可能引起系统崩溃的指令，只能运行在内核模式

• CPU和设备控制器可以并行工作
• 一次系统调用的完成需要进行2次模式转换
• 批处理系统的主要缺点是缺乏交互性
• 特权指令：获取事件指令、内存访问指令、I/O指令

操作系统的最基本的设计目标是： 使应用程序能够顺利运行 ，在此基础上，还需要考虑 高效 （面向系统）和 易用 （面向用户）

操作系统类型

• 大型机系统：目标是提高系统效率
• 简单批处理系统：作业（单道程序设计）
• 多道程序设计系统：相互穿插运行
• 分时系统：时间片轮转
• 桌面系统：Windows、Linux、MacOS
• 嵌入式系统：IOS、Android
• 手持系统
• 分布式系统：支持分布式处理的软件系统，又称松耦合系统
• 虚拟系统
• 多处理器系统：并行系统、紧耦合系统

操作系统服务形式

• 系统调用
• 用户接口
• 系统程序

操作系统结构

• 简单结构：MS-DOS、早期UNIX
• 层次结构： THE、iOS
• 微内核结构： Mach、Windows 2000
• 模块结构： 大部分线代操作系统采用模块结构、Solaris模块
• 混合结构： Mac OS X

微内核

• 好处：便于扩充微内核，便于移植操作系统到新架构系统上，更稳定 (更少的代码运行在核心态)，更安全
• 坏处：用户空间和内核空间通信的系统开销增加。 解决方法：提出消息传递机制

虚拟机：一种通过软件模拟实现，具有完整硬件系统功能，并运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统

• 高级语言虚拟机： 模拟代码执行 跨平台
• 工作站虚拟机： 面向工作站、PC 多个操作系统可以同时在一个计算机上使用
• 服务器虚拟机： 多用户、多操作系统并存 把一个物理计算机虚拟化为多个虚拟机

宿主操作系统（Host OS）：安装在硬件上的OS
客户操作系统（Guest OS）：安装在操作系统上的操作系统

易错点

• 采用简单结构的操作系统是MS-DOS
• 微内核操作系统效率更高（X）
• 大多数线代操作系统采用的是模块结构
• 用户接口和系统调用是操作系统提供给用户（程序）的服务形式
• 系统调用之间往往会相互调用，但这不涉及模式转换（√）
• 服务器虚拟机主要功能是使得代码能够跨平台运行（X）
• 模块结构更加安全（X）
• 操作系统的结构有多种，其中采用微内核结构的有 Windows XP Mach QNX 等；采用模块化结构有 Solaris Linux Mac 等

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