• 因?yàn)椴](méi)有時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)柱宦，所以會(huì)存在理解誤差以及錯(cuò)誤的地方些椒，在這里記錄是為了給自己一定的督促學(xué)習(xí)的作用，也希望大家發(fā)現(xiàn)我的錯(cuò)誤多多指正

第一章 操作系統(tǒng)的概念

一捷沸、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

• 計(jì)算機(jī)（硬件）

  • 五大組成部分

    • 硬件組成

    • 控制器

    • 運(yùn)算器

    • 存儲(chǔ)器

    • 輸入

      • 獲取數(shù)據(jù)

      • 加工數(shù)據(jù)

    • 輸出

      • 返回結(jié)果

    • 由這五大組成部分組成的叫做裸機(jī) 摊沉，這是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)

      計(jì)算機(jī)的運(yùn)行還需要操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能，例如輸入輸出

• 系統(tǒng)（軟件）

  • 操作系統(tǒng)

    • 管理硬件與軟件 痒给，整個(gè)計(jì)算機(jī)為操作系統(tǒng)管理

    • 指揮協(xié)調(diào)硬件間的配合

    • 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中集中了資源管理功能和程序控制功能（宏觀）

  • 軟件系統(tǒng)

  • 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一種可以按用戶的要求接收和存儲(chǔ)信息 说墨、自行進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)

  • 負(fù)責(zé)硬件間的配合鍵盤的輸入 可視化界面的反饋

    • 系統(tǒng)軟件

      • 操作系統(tǒng)

      • 編譯軟件

    • 支撐軟件

      • 數(shù)據(jù)庫(kù)

      • 網(wǎng)絡(luò)

      • 多媒體

    • 應(yīng)用軟件

      • office

      • PS

二、操作系統(tǒng)的定義

• 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件苍柏，它是這樣的一些軟件集合：他們能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源尼斧，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行试吁，并向用戶提供各種服務(wù)功能棺棵，使得用戶能夠靈活、方便熄捍、有效地使用計(jì)算機(jī)烛恤，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高效的運(yùn)行。

• 操作系統(tǒng)分配CPU等硬件的工作細(xì)節(jié)余耽，盡可能的保證資源高效利用

• 操作系統(tǒng)為用戶提供操作界面

• 重點(diǎn)

  • 資源管理缚柏，硬件和軟件資源

  • 組織計(jì)算機(jī)的工作流程以及程序的執(zhí)行

  • 向用戶提供各種服務(wù)功能方便用戶使用

三、操作系統(tǒng)的特征

1. 并發(fā)性

   • 單處理器

   • 某一時(shí)刻內(nèi)只進(jìn)行一個(gè)進(jìn)程

2. 并行性

   • 多處理器

   • 某一時(shí)刻內(nèi)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)進(jìn)程

• 共同點(diǎn)

  • 都是多個(gè)進(jìn)程在進(jìn)行

• 共享性

  1. 中央處理器（CPU）

     • 進(jìn)程的運(yùn)行依賴處理器的計(jì)算

  2. 內(nèi)存存儲(chǔ)

     • 進(jìn)程及操作中所需的數(shù)據(jù)依賴內(nèi)存存儲(chǔ)

  3. 外存儲(chǔ)器

     • 硬盤碟贾、光盤币喧、U盤等...

  4. 外部設(shè)備

     • 打印機(jī)轨域、掃描儀等...

  • 互斥共享與同時(shí)共享

    • 互斥共享

      • 某一時(shí)刻內(nèi)只進(jìn)行一個(gè)任務(wù)

      • 如 ：打印機(jī)、掃描儀

    • 同時(shí)共享

      • 某一時(shí)刻內(nèi)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)

      • 如：硬盤杀餐、內(nèi)存干发、音響

• 隨機(jī)性

  • 任務(wù)何時(shí)發(fā)生，任務(wù)時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)法預(yù)測(cè)

• 多處理器與多核

  • 多核

    • 一個(gè)處理器 多個(gè)核心 每個(gè)核心代表一個(gè)工作人員 如四核 則四個(gè)核心協(xié)同工作達(dá)成目標(biāo)

  • 多處理器

    • 一個(gè)處理器代表一個(gè)發(fā)號(hào)施令的總部 史翘，多處理器則相當(dāng)于多個(gè)總部分別進(jìn)行不同的任務(wù)

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四枉长、研究操作系統(tǒng)的觀點(diǎn)

1. 軟件的觀點(diǎn)

   1. 大型軟件系統(tǒng)，它是多種功能程序的集合

      • 外在特性：外在表現(xiàn)恶座，即它的命令定義集和它的界面搀暑，完全確定了操作系統(tǒng)的使用方式。

   2. 內(nèi)在特性

      • 具有一般軟件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)跨琳，而它因?yàn)槭窍到y(tǒng)軟件又具有特殊的結(jié)構(gòu)

2. 資源管理的觀點(diǎn)

   1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源 （硬件資源自点、軟件資源）

      • 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源進(jìn)行管理

3. 進(jìn)程的觀點(diǎn)

   進(jìn)程 ：正在進(jìn)行中的程序 ，未進(jìn)行的程序不能稱為進(jìn)程

   • 并發(fā)運(yùn)行

     • 操作系統(tǒng)對(duì)并發(fā)進(jìn)程的管理 任務(wù)排隊(duì)（多進(jìn)程）

4. 虛擬機(jī)的觀點(diǎn)

   • 操作系統(tǒng)為硬件提供了一定的自動(dòng)化能力 脉让，虛擬機(jī)（操作系統(tǒng)）為用戶自動(dòng)完成了一些操作

   • 例如打印功能桂敛，虛擬機(jī)自動(dòng)為用戶調(diào)動(dòng)打印機(jī)進(jìn)行打印

五、操作系統(tǒng)的功能

1. 進(jìn)程管理（處理器管理）

   • 進(jìn)程的控制溅潜、同步术唬、通信、調(diào)度

2. 存儲(chǔ)管理

   • 內(nèi)存的分配與回收滚澜、存儲(chǔ)保護(hù)粗仓、內(nèi)存擴(kuò)充（虛擬存儲(chǔ)技術(shù)）

   • java與c++的最大區(qū)別在于C++自己管理內(nèi)存 、java則有java虛擬機(jī)管理

3. 文件管理

   • 文件存儲(chǔ)空間的管理设捐、目錄管理借浊、文件系統(tǒng)的安全性

4. 作業(yè)管理

   • 進(jìn)程的運(yùn)行管理

5. 設(shè)備管理

   • 處理器和內(nèi)存之外的設(shè)備、中斷技術(shù)萝招、通道技術(shù)蚂斤、虛擬設(shè)備技術(shù)和緩存技術(shù)

分割線

二、操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

1. Window操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

   • 最底層 硬件

     • 輸入輸出設(shè)備 槐沼、buses接口曙蒸、緩存控制...

   • 硬件的抽象層

     • 可以理解為硬件的驅(qū)動(dòng)程序

   • 內(nèi)核層

     • 內(nèi)核 ：操作系統(tǒng)中提供最基本操作的功能集合稱為內(nèi)核

     • 為接口提供基本功能調(diào)用

   • 系統(tǒng)服務(wù)的分發(fā)器

     • 根據(jù)ntdll.dll這個(gè)組件來(lái)進(jìn)行一些接口、功能的調(diào)用

     • 系統(tǒng)線程是在系統(tǒng)服務(wù)分發(fā)器上運(yùn)行的

     • 內(nèi)核模式

       • 內(nèi)核模式由操作系統(tǒng)進(jìn)行岗钩、調(diào)用功能

     • 用戶模式

       • 由用戶調(diào)用的功能接口

     • services.msc為用戶系統(tǒng)上所運(yùn)行的所有服務(wù)

     • image-20210406222048374.png

     • Ntdll.dll以上為用戶模式 纽窟，以下為內(nèi)核模式

   • 系統(tǒng)進(jìn)程、系統(tǒng)線程（用戶海）

2. Unix操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

   貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)

   基于C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)

   • 層次分布

     1. 硬件層（無(wú)法操作）

     2. 內(nèi)核層

        • 提供硬件兼吓、shell的接口

        • 進(jìn)程控制子系統(tǒng) ：對(duì)處理器和存儲(chǔ)器管理

          • 存儲(chǔ)管理主要指內(nèi)存管理

          • 進(jìn)程獲取cpu執(zhí)行權(quán)臂港，內(nèi)存分配一定的存儲(chǔ)空間調(diào)用指令

        • 文件控制子系統(tǒng) ： 設(shè)備和文件

          • unix系統(tǒng)將外部的設(shè)備都當(dāng)做文件進(jìn)行管理

     3. 系統(tǒng)調(diào)用層

        • 提供可以使用的命令用于調(diào)用內(nèi)核層指令集

        • 系統(tǒng)調(diào)用層向上為應(yīng)用程序功能接口

        • 向下則調(diào)用內(nèi)核接口

        • 供程序員設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序是調(diào)用。

        • 包括：進(jìn)程管理趋艘、文件管理、終端管理

     4. 應(yīng)用層

        • 開(kāi)發(fā)工具凶朗、高級(jí)語(yǔ)言瓷胧、網(wǎng)絡(luò)通信處理程序等運(yùn)行在shell之上

3. Liunx操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

   Linux層級(jí)分布于unix基本相同

   • 內(nèi)核層

   • shell層

   • 文件系統(tǒng)層

     • 文件管理

     • FAT格式（通常為系統(tǒng)盤）

     • EXT格式（Linux只支持EXT格式和FAT）

   • 系統(tǒng)調(diào)用層

   • 應(yīng)用層

4. Andriod操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

   起初用到手機(jī)上、后來(lái)用到家具上（電視棚愤、冰箱等等）

   • Linux內(nèi)核

   • C搓萧、C++本地環(huán)境和Android運(yùn)行時(shí)環(huán)境

   • Andriod應(yīng)用框架

   • Andriod應(yīng)用程序

操作系統(tǒng)的發(fā)展

1. 手工操作
   • 早期計(jì)算機(jī)，用于數(shù)值計(jì)算
2. 監(jiān)控程序
   • 早期的批處理
   • 設(shè)定程序運(yùn)行宛畦，通過(guò)監(jiān)控程序按照順序運(yùn)行
3. 多道批處理
   • 通道概念：輸入和輸出時(shí)的過(guò)程被稱為通道
     • 輸入時(shí)瘸洛，數(shù)據(jù)將存入內(nèi)存，CPU執(zhí)行到輸入指令時(shí)從內(nèi)存獲取
     • CPU計(jì)算完成的結(jié)果將存入內(nèi)存次和，再通過(guò)內(nèi)存輸出至外部設(shè)備
4. 分時(shí)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)
   • 分時(shí)操作系統(tǒng)
     • 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)
       • 例如一臺(tái)單芯片計(jì)算機(jī)掛載5個(gè)程序（同一時(shí)間只能運(yùn)行一個(gè)程序）反肋，但要保證程序都能正常的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)將通過(guò)循環(huán)運(yùn)行程序達(dá)到程序看起來(lái)都在同時(shí)運(yùn)行的視覺(jué)效果（歸功于CPU計(jì)算的足夠快）
   • 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
     • 硬實(shí)時(shí)
       • 對(duì)運(yùn)行時(shí)間有嚴(yán)格要求，規(guī)定一秒運(yùn)行完成的程序一定要一秒完成
     • 軟實(shí)時(shí)
       • 對(duì)運(yùn)行時(shí)間的限制并不嚴(yán)格限制踏施，超時(shí)程序會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤但并不致命