考研系列-操作系统：第一章、计算机系统概述
思维导图
一、概念
二、操作系统的功能和目标
1.作为系统资源的管理者
2.作为与计算机硬件系统之间的接口
主要分为两类：命令接口、程序接口
(1)命令接口
(2)程序接口
3.作为最接近硬件的层次，实现对计算机资源的扩充
三、操作系统的特征
1.基础内容
并发、共享、虚拟、异步
2.第二遍错题自测
重要！！！第二遍又做错了
四、操作系统发展与分类
1.基础内容
多道程序设计技术允许多个程序同时进入内存并允许它们在CPU中交替地运行，这些程序共享系统中的各种硬/软件资源
2.第二遍错题自测
重点注意：第二遍做错了！！！
这个题目注意：III是对的。除非说微观上并行和并发的区别，否则按照宏观上去理解选项
现在的CPU一般有多个处理器，多任务操作系统可以实现任务的并行执行。
甘特图：
五、操作系统的运行环境
1.指令
特权指令：是指不允许用户直接使用的指令，如I/O指令、置中断指令、存取用于内存保护的寄存器、送程序状态字到程序状态字寄存器等的指令。
非特权指令：指允许用户直接使用的指令，他不能直接访问系统中的软硬件资源，仅限于访问用户的地址空间。
在用户程序中，凡是与资源有关的操作(如存储分配、进行I/O传输及管理文件等)，都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。
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(又称访管指令或Trap指令)来发起系统调用，请求操作系统提供服务。
关于访管指令：在用户态使用，肯定不属于特权指令
将CPU状态转化为内核态是硬件实现的，中断隐指令中，在保存断点和程序状态字后，切换CPU状态，然后根据中断向量表（这个中断向量表是由操作系统初始化的）得到中断处理入口地址。
内核态-特权指令-内核程序
转换状态：访管指令、陷入指令、系统调用
区分当前处于状态：使用PSW程序状态字寄存器
用户态-非特权指令-应用程序
2.处理器状态
3.两种程序
内核程序和应用程序
4.第二遍错题自测（这些选择题概念性很强，多看看）
要好好注意！！！
第二遍做错了！！！
第二遍做错了！！！
第二遍做错了！！！
第二遍做错了！！！
六、中断和异常
这个概念很重要：用户态转化为内核态-中断引发，硬件自动完成变态过程。
内中断：故障、自陷、终止
外中断：可屏蔽、不可屏蔽中断
七、系统调用
注意：访管指令不是特权指令，访管指令是在用户态使用的
八、操作系统结构
1.基础内容
2.大纲新增知识点
(1)分层结构
(2)模块化
(3)外核
九、操作系统引导
MBR的任务：检查分区表是否正常，扫描硬盘分区表确定哪个分区为活动分区，并在程序结束时将该分区的启动程序(操作系统引导程序扇区)调入内存执行。
操作系统的引导程序保存在磁盘或软盘中，引导程序由两部分，一部分在ROM，另一部分在磁盘
十、虚拟机
1.基础内容
两类虚拟机管理程序上的操作系统都成为客户操作系统
有的教材将第一类虚拟化技术称为裸金属架构，将第二类虚拟化技术称为寄居架构。
2.第二遍错题自测
第二遍做错了！！！
这个题目也很难！！
第二遍做错了！！！
第二遍做错了！！！
这个也要注意！！！
习题总结
1.1.4
(一)选择题
8.系统调用是由操作系统提供给用户的，它只能通过 用户程序间接使用。
系统调用是操作系统为应用程序使用内核功能所提供的接口。
9.操作系统提供给编程人员的接口是：程序接口=系统调用=广义指令
10.系统调用的目的是：请求系统服务
13.操作系统与用户通信接口通常不包括
A.shell B.命令解释器 C.广义指令 D.缓存管理器
14.下列选项中不属于多道程序设计的基本特征是：C
A.制约性 B.间断性 C.顺序性 D.共享性
19.下列关于多道程序系统的叙述中，不正确的是：D
A.支持进程的并发执行 B.不必支持虚拟存储管理(早期的多道程序设计是没有这一概念的)
C.需要实现对共享资源的管理 D.进程数越多CPU利用率越高
(二)简答题
说明库函数与系统调用的区别和联系
1.2.7
(一)选择题
1.提高单机资源利用率的关键技术是：D
A.脱机技术 B.虚拟技术 C.交换技术 D.多道程序技术
此题区别于单道批处理系统，是提高单机的资源利用率
5.实时操作系统必须在 被控制对象规定时间 内处理来自外部的事件。主要特点是实时性和可靠性。
6.实时系统的进程调度，通常采用 抢占式的优先级高者优先 算法。
9.分时系统的一个重要性能是系统的响应时间，对操作系统的 C 因素进行改进有利于改善系统的响应时间。
A.加大时间片 B.采用静态页式管理 C.优先级+非抢占式调度算法 D.代码可重入
14.下列关于批处理系统的叙述中，正确的是：A
I.批处理系统允许多个用户与计算机直接交互
II.批处理系统分为单道批处理系统和多道批处理系统，均没有人机交互
III.中断技术使得多道批处理系统的I/O设备可与CPU并行工作
A.仅II、III B.仅II C.仅I、II D.仅I、III
(二)简答题
1.批处理系统、分时操作系统和实时操作系统各有什么特点
甘特图：按照进程和时间来画，标注出每个时间段的行为
1.3.4
(一)选择题
此题的意思是：用户程序通过什么方式把CPU从用户态转为内核态，执行特权指令？
12.当CPU执行操作系统代码时，处理器处于 核心态。
13.在操作系统中，只能在核心态下执行的指令是：C
A.读时钟 B.取数 C.广义指令 D.寄存器清“0”
※14.下列选项中，必须在核心态下执行的指令是：D
A.从内存中取数 B.将运算结果装入内存 C.算术运算 D.输入/输出
对系统资源的操作都需要操作系统的系统调用来执行，系统调用=广义指令=程序接口
操作系统程序可执行特权指令
这个题目一定好好思考，对资源的管理需要发生在内核态
操作系统运行环境：
这个过程要注意：
中断隐指令的关中断、保存中断(由硬件完成)->指明中断服务程序入口(有硬件向量法和软件查询法，一般采用硬件向量法)->保存现场->中断服务程序
后面三步都是由操作系统完成的
注意IV，用户程序执行访管指令在用户态将CPU转为内核态，这里转为内核态以后才将CPU的执行权利交给操作系统。这里I的保存断点和IV的状态变换是由硬件自动完成的，不是由操作系统完成的。
(二)简答题
1.处理器为什么要区分核心态和用户态两种操作方式？在什么情况下进行两种方式的切换？
2.为什么说直到出现中断和通道技术后，多道程序概念才变得有用？
1.6.2
(一)选择题
关于A：引导程序包含两部分，一部分是boot程序，指令寄存器指向BIOS的第一条指令，这个BIOS程序是ROM引导程序
经过硬件自检、CPU将存储设备引导扇区内容加载到内存、加载主引导记录MBR，高速CPU去硬盘的哪个分区找操作系统、加载硬盘活动分区，在分区加载PBR，找到位于磁盘的引导操作系统的程序(启动管理器)，加载引导程序加载操作系统。
也可参考下一题，是有区别的。
注意：4.登记BIOS中断程序入口地址：是将BIOS中断向量放入中断向量表中，然后再执行硬件自检。检查完成后去执行进行操作系统引导过程。
这个过程要仔细理解记忆
这里注意：存储器就是磁盘，区别于存储寄存器
此题主要理解操作系统启动过程：
中断向量表由操作系统初始化，并在操作系统初始化的过程中产生。
BIOS程序在内存的开始初始化中断向量表和相应的服务程序
本章小结
传送门：第二章、进程和线程