《操作系统》课程笔记（Ch01-导论）

Ch01 - 导论

操作系统的功能

• 用户视角：在乎使用方便，不在乎资源利用
• 系统视角：资源分配器、控制程序

计算机系统的运行

• 启动：利用固件（Firmware）中的引导程序（Bootstrap Program）
• 事件发生：通过软硬件的中断。软件触发中断的方式是系统调用

计算机系统的体系结构

单处理器系统

只有一个主CPU，以便执行一个通用指令集。

多处理器系统

• 对称多处理SMP：每个处理器都参与完成操作系统的所有任务，处理器之间没有主从关系。

  

  寄存器之间不共享总线

• 非对称处理：每个处理器都有各自特定的任务。一个主处理器控制系统，调度从处理器。

• 集群系统

操作系统的结构

• 多道程序设计：通过安排使得CPU总有一个执行作业，以提高CPU利用率
• 分时系统（多任务）：以很高的频率切换作业来执行多个作业

双重模式

操作系统要区分操作系统代码和用户代码的执行。至少分为两种模式：用户模式和内核模式。

实现：利用硬件的模式位来表示。

特权指令：可能引起损害的机器指令，只有在内核模式下才允许执行。

进程

执行的程序称为进程。进程是系统的工作单元，分为操作系统进程和用户进程。所有进程会并发执行。

保护与安全

• 保护：控制进程或用户访问计算机系统的资源（向内控制）
• 安全：防止系统不受外部或内部的攻击（向外控制）

常用的内核数据结构

• 列表：链表实现（单向链表、双向链表、循环链表）
• 堆栈
• 队列
• 树
• 哈希函数和哈希表
• bitmap