计算机系统概述

1.单处理机环境下实际仅能有一道程序执行。
2.操作系统的并发是通过分时系统得以实现的。
3.异步性:进程以不可预知的速度向前推进

4.利用多道程序设计技术把一个物理上的CPU虚拟为多个逻辑上的CPU称为虚拟处理器
5.联机命令接口适用分时或者实时分时系统,用户输入一条命令,控制权就转给操作系统的命令解释程序,然后命令解释程序解释并执行输入的命令完成指定的功能。
6.脱机命令接口又称批处理命令接口,适用于批处理系统,由一组作业控制命令组成,脱机用户不能直接干预作业的运行,而实现用相应的作业控制命令写成一份作业操作说明书。连同作业一起提交给系统。系统调度该作业时,系统的命令解释程序逐条解释执行作业说明书上的命令或作业控制语句
7.程序接口由一组系统调用命令(系统调用,又称广义指令)组成,用户通过在程序中用这些系统调用命令来请求系统为其提供服务,用户在程序中可以直接使用这组系统调用命令向系统提出各种服务要求。
8.为了解决CPU和IO设备之间速度不匹配的矛盾,出现了批处理系统。
9.单道批处理系统:自动性:磁带上的一批作业自动化的逐个运行,无需人工干预。顺序性:各道作业的完成顺序与它们进入内存的顺序在正常情况下完全相同,先调入内存成作业先完成。单道性:内存中始终保持一道作业。
10.多道批处理系统:允许多个程序同事进入内存允许它们在CPU中交替运行,当一道程序因IO请求而暂停运行时,CPU立即去运行另一道程序。宏观上并行,微观上串行。
11.分时操作系统:把处理器的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流的把处理器分配给各联机作业。批处理是实现作业自动控制而无需人工干预的系统,而分时系统是实现人机交互的系统。分时操作系统:同时性:允许多个用户同时使用一台计算机。交互性,独立性:多个用户互不干扰。及时性:用户请求能在很短的时间内获得响应。
12.多道批处理系统的IO设备可与CPU并行工作这是通过中断技术实现的。
13.通过时钟中断的管理可以实现进程的切换。
14.中断机制中,只有一小部分功能属于内核,它们负责保护和恢复中断现场信息,转移控制权到相关的处理程序。
15.原语:处于操作系统最底层,最接近硬件的部分,其操作只能一气呵成。定义原语的直接方法是关闭中断,让其所有动作不可分割的完成再打开中断。
16.系统不允许用户程序实现核心态的功能,但它们又必须使用这些功能,因此在核心太建立一些“门”,以便从用户态进入核心态,CPU运行上层程序时唯一能进入这些“门”的途径就是中断或异常。发生中断或异常时,运行态的CPU会立即进入核心态,这是硬件实现的。
17.外中断:来自CPU执行指令以外的事件发生。异常:也称内中断,来自CPU内部的事件,如非法操作码,地址越界,算术溢出,虚存系统的缺页,陷入指令。
18.系统调用:用户在程序中调用操作系统的一些子功能,凡是与资源有关的操作,都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求。系统调用的处理需要由操作系统内核程序负责完成,要运行在核心态。用户可以执行陷入指令(又称访管指令,trap指令)来发起系统调用,请求操作系统提供服务,用户程序执行“陷入指令”,把CPU使用权主动交给操作系统的内核程序,CPU会从用户态进入核心态,之后操作系统内核程序再对系统调用请求作出相应处理。
19.微内核有效的分离的内核与服务,服务于服务,使得它们之间的接口更加清晰,维护代价大大降低,各部分可以独立的优化和演进,从而保证了操作系统的可靠性。微内核最大的问题是性能问题,因为需要频繁地在核心态和用户态之间进行切换,系统的执行开销偏大。
20.用户态下只能使用非特权指令,核心态下可以使用全部指令,用户态下使用特权指令时会产生中断阻止用户使用特权指令。从用户态转换为核心态的唯一途径就是中断或异常。
21.访管指令是一条可以在用户态下执行的指令,在用户程序中因要求操作系统提供服务而有意识的使用访管指令,从而产生一个中断事件(自愿中断),将操作系统转换为核心态。访管中断由访管指令产生。访管指令本身不是特权指令,其基本功能是让程序有“自愿进管”的手段从而引起访管中断。