電腦操作系統基礎知識-1

操作系統的定義

操作系統是一個大型的系統程式。他提供了一種用戶介面方便用戶控制電腦。他負責為應用程式分配和調度軟硬體資源，控制應用程式併發活動，幫助用戶存取和保護信息。

操作系統功能

1. 進程管理（CPU管理）

• 進程式控制制：創建，暫停，喚醒，撤銷
• 進程調度：調度策略，優先順序
• 進程通信

1. 記憶體管理功能

• 記憶體分配
• 記憶體共用
• 記憶體保護
• 虛擬記憶體

1. 設備管理

• 設備的分配和調度
• 設備無關性
• 設備傳輸控制
• 設備驅動

1. 文件管理

• 存儲空間管理
• 文件操作
• 目錄操作
• 文件和目錄的存取許可權管理

60年代硬體兩個重大進展

• 中斷技術：cpu收到外部信號（中斷信號）後，停止當前工作轉去處理外部事件，處理完畢後再回到原來工作中斷處（斷點）繼續工作。
• 通道技術：專門處理外設和記憶體之間的數據傳輸的處理機。（外設和記憶體直接交換數據）

操作系統邏輯結構

CPU態

1. 支持操作系統最基本硬體架構

• CPU
• 記憶體
• 中斷
• 時鐘

1. CPU態（Mode）

• CPU工作狀態
• 對資源和指令使用許可權的描述

1. 態的分類

• 內核態（Kernel Mode）

能夠訪問所有資源和執行所有指令
管理程式/ OS內核

• 用戶態（User Mode）

僅能訪問部分資源，其他資源受限
用戶程式

• 管態（Supervisor Mode）：介於內核態和用戶態之間

1. 用戶態和核態間的轉換

• 用戶態轉核態

用戶請求OS提供服務
發生中斷
用戶進程產生錯誤（內部中斷）
用戶態企圖執行特權指令

• 核態轉用戶態

一般是中斷返回：IRET

中斷機制

1. 中斷定義

2. 中斷源和中斷類型

• 中斷源：引起系統中斷的事件。
• 中斷類型：

強迫型：程式沒有預期，如IO、外部中斷
自願型：程式有預期的，如執行訪管指令

1. 中斷響應程式

（1）識別中斷源
（2）保護斷點和現場
（3）裝入中斷服務程式的入口地址
（4）進入中斷服務程式
（5）恢復現場和斷點
（6）中斷返回

1. 中斷響應實質

• 交換指令執行地址
• 交換CPU的態