什么是操作系统？

        操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机工作和资源分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统的最基本的系统软件。

即分为三个作用：

1. 控制和管理计算机系统的硬件和软件资源

2. 组织和调度计算机工作和资源分配

3. 提供给用户和其他软件方便的接口和环境

操作系统的四个基本特征

1. 并发：是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生，但是微观上是交替发生。

并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生

举个小栗子：

我在吃饭的同时，你也在吃饭，这叫并行。

我吃一口饭，喝一口汤，那么对于我吃饭喝汤这两件事，是并发的。

2. 共享：是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用

互斥共享方式：虽然可以同时提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源。

举个小栗子：比如微信语音和电话，虽然它们都可以使用听话筒，但是在语音的时候不能打电话，在打电话的时候不能语音

同时共享：允许一个时间段内由多个进程“同时”对他们进行访问

小栗子：比如打游戏的时候，可以听到游戏的声音，也可以播放音乐

并行和共享的关系：

如果系统失去了并发性，则系统中只有一个程序正在运行，则共享性失去存在的意义。

如果失去共享性，则qq和微信就不能同时访问硬盘资源，就无法实现同时发送文件，也就无法并发。

3. 虚拟：是指物理上的实体，并未若干逻辑上的对应物

空分复用技术：如虚拟存储技术

时分复用技术：如虚拟处理器

4.  异步：在多道程序环境中，允许多个程序并发执行，但由于资源优先，进程的执行不是一贯到底，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进。

操作系统的运行机制和体系结构

运行机制

两种指令

特权指令：如内存清零指令（不允许程序使用）

非特权指令：如普通的运算指令

两种处理器状态

为了让CPU判断当前是否能执行特权指令，规定了处理器的两种状态：用户态（目态）和核心态（管态）

用户态（目态）：CPU只能执行非特权指令

核心态（管态）：特权指令、非特权指令都可执行

两种程序

内核程序：操作系统的内核程序是系统的管理者，既可以执行特权指令，也可以执行非特权指令，运行在核心态

应用程序：为了保证系统能安全运行，普通应用程序只能执行非特权指令，运行在用户态

操作系统内核

时钟管理（就是用于实现计时功能）

中断管理

原语（这种程序运行具有原子性）

中断

1. 本质：发生中断就意味者需要操作系统介入，开展管理工作

cpu收到计时部件发出的中断信号，切换为核心态对中断进行处理

2. 当中断发生时，当前运行的进程暂停运行，并由系统内核对中断进行处理

3. 对与不同的中断信号，会进行不同的运行

用户态和核心态之间的切换是怎么实现的？

用户态-->核心态：是通过中断实现的，并且中断是唯一途径

核心态-->用户态：是通过执行一个特权指令，将程序状态字的标志位置为“用户态”

内中断：

自愿中断---指令中断（系统调用时使用的访管指令）

硬件故障：缺页

软件中断：整数除0

外中断：

外设请求：I/o操作系统完成发出的中断信号

人工干预：如用户强行终止一个进程