操作系统 | 第一章：操作系统引论思维导图
目录
第一章：操作系统引论
1、操作系统的目标和作用
目标：
作用：
2、操作系统的发展历程
1）单道批处理系统：
2）多道批处理系统：
3）分时系统：
4）实时系统：
5）微机操作系统：
6）嵌入式操作系统：
7）网络操作系统：
8）分布式操作系统：
3、操作系统的基本特征
1、并发：
2、共享：
3、虚拟：
4、异步：
4、操作系统的运行环境
1）硬件支持
引导程序：
指令：
事件：
执行程序：
程序：
2）处理机的双重工作模式
内核态（管态&系统态）：
用户态：
切换：
3）中断与异常
中断：
异常/陷阱：
5、操作系统的主要功能
1）处理机管理功能
进程控制：
进程同步：
进程通信：
调度：
2）存储器管理功能
内存分配和回收
内存保护：
地址映射：
内存扩充（虚拟存储技术）：
3）设备管理功能
4）文件管理功能
6、操作系统结构设计
简单结构：
模块化结构：
分层式结构：
微内核OS结构：
外核结构：
第一章：操作系统引论
思维导图
1、操作系统的目标和作用
目标：
- 高效管理和调度计算机硬件与软件资源
- 为用户提供便捷、易用的计算机操作环境。
作用：
- 体现在对计算机硬件和软件资源的管理和控制，包括处理机管理、存储器管理、I/O设备管理以及文件管理等；
- 提供用户与计算机硬件系统之间的接口；
- 实现了对计算机资源的抽象（把计算机封装成一个系统）
2、操作系统的发展历程
1）单道批处理系统：
一个一个连续处理作业
2）多道批处理系统：
多道程序同时运行，提高资源利用率
3）分时系统：
多个用户共享主机中的资源（用户感觉是独占的）
4）实时系统：
及时响应外部事件的请求，在规定时间内完成对该事情的处理，控制所有任务协调一致地运行。
5）微机操作系统：
用来管理微机的硬件和软件资源的系统（微机可以理解成个人 PC）
6）嵌入式操作系统：
嵌入到家电、机器人等设备中，FreeRTOS、VxWorks等
7）网络操作系统：
用来对网络资源进行管理与控制的系统
8）分布式操作系统：
一个将多个独立计算机资源整合为一个统一系统，以支持协同工作和共享资源的操作系统。
3、操作系统的基本特征
1、并发：
先吃饭后写字 （并行：边吃饭边写字）
2、共享：
系统内的资源可供多个并发进程共同使用
3、虚拟：
把物理上的实体变成逻辑上的虚拟
- 时分复用：CPU分时共享
- 空分复用：虚拟存储器
4、异步：
程序的运行不是连续的，而是走走停停，只是在用户看来是连续的
4、操作系统的运行环境
1）硬件支持
引导程序：
在固件中定位OS内核并加载到内存中
指令：
在CPU执行
事件：
硬件中断或软件中断引起
执行程序：
位于内存
程序：
位于外存
2）处理机的双重工作模式
内核态（管态&系统态）：
能执行包括特权指令在内的一切指令（特权指令，设 计直接硬件操作的一些指令）
用户态：
不能执行特权指令，供用户使用
切换：
用状态位来表示，0为内核态、1为用户态；当中断或错误出现时，硬件切 换至内核态
3）中断与异常
操作系统是由中断驱动的，OS总是在等待某个事件的发送，而事件总是由中断 或异常引起
中断：
由于硬件引起的
异常/陷阱：
由软件引起
5、操作系统的主要功能
1）处理机管理功能
进程控制：
- 创建进程
- 撤销进程
- 状态转换
进程同步：
信号量机制
进程通信：
- 直接通信
- 间接通信
调度：
- 作业调度
- 进程调度
2）存储器管理功能
内存分配和回收
内存保护：
确保用户程序仅在自己的内存空间运行；不允许用户程序访问操作系统的程序和数据
地址映射：
逻辑地址转为物理地址
内存扩充（虚拟存储技术）：
请求调入功能，置换功能
3）设备管理功能
- 完成I/O请求
- 提高CPU和I/O设备利用率
4）文件管理功能
- 文件存储空间的管理
- 目录管理（按名存取）
- 文件的读/学管理和保护
OS与用户之间的接口
6、操作系统结构设计
简单结构：
无结构，一组过程的集合，内部比较复杂和混乱
模块化结构：
按功能划分成若干个模块，并规定各模块间的接口，称为“模块-接口” 法
分层式结构：
划分若干层，底层（0层）是硬件、最高层是用户层，在低层上构建高层
微内核OS结构：
将操作系统核心功能最小化的设计，只保留最基本的功能，其余服务通过用户空间进程来实现。
外核结构：
内核非常小，负责保护系统资源，其他的由外核执行
参考资料：
1、《计算机操作系统：慕课版》/ 汤小丹等. —北京：人民邮电出版社，2021.6
2、《2021年操作系统考研复习指导》/ 王道论坛组编 . —北京 ：点子工业出版社，2020.1