操作系统的概念(定义)功能和目标
操作系统的特征
分别为:
①并发:指两个事件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的,但微观上是交替发生的
(注意区分的概念是并行,并行指的是两个或多个事件在同一时刻同时发生)
操作系统的并发性指的是计算机系统中同时存在着多个运行中的程序
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
-互斥共享关系:系统中的某些资源,虽然可以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
-同时共享关系:允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问
③虚拟：是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而在逻辑上对应物（后者）是用户感受到的。
④异步：在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度前进，这就是进程的异步性。
其中并发和共享是两个最基本的特征,二者互为存在条件
计算机硬件的四个主要部分及其基本构成
输入输出模块:也即外部设备
处理器CPU、内存Memory、系统总线BUS
基本构成
PC(程序计数器)
MAR(存储器地址寄存器):确定下次读写的内存地址单元
MBR(存储器缓冲寄存器):存放要写入内存或从内存中读取的数据
I/O AR(输入输出地址寄存器):确定某个IO设备
I/O BR(输入输出缓冲寄存器):CPU与I/O设备间输入输出的数据
指令的执行
基本指令周期:取指令然后执行
四类指令:
①处理器-存储器:在寄存器和内存单元间传送数据
②处理器-I/O:处理器和IO设备间传送数据
③数据处理:算术/逻辑运算
④控制转移:设置PC值,改变指令的执行顺序
中断
中断 I(nterrupt)： 由于发生某些事件，暂停当前程序在 CPU 上的运行， 转而执行相应事件的中断处理程序。待处理完成后， 再返回断点继续执行或调度其它程序执行。
中断分类：
程序中断 ：由程序指令的执行结果产生，如算术溢出、 除数为 0 、非法指令、地址越界、缺页、断点调试等。
时钟中断 ： CPU 内部的定时器产生。
I/O 中断 ： I/O 操作正常或异常结束时，由 I/O 控制器产生。
硬件失效中断 ：掉电、内存奇偶校验错等硬件故障。
关于无中断和有中断两种情况下的指令执行方式
无中断时,当程序需要进行IO操作时,则先由原本的程序流转入到IO流,经历设置命令参数(IO初始化),读取IO流,设置完成状态,再返回程序流执行原本剩余的非IO程序流,这个过程中,CPU需要等待IO操作的结束才能继续工作
当有中断时, I/O操作的同时,CPU在执行下段非IO指令,当IO操作结束后,发来中断信号
短 I/O ：下段非 IO 指令尚未执行完，本次 IO 操作已结束，并发出中断。
长 I/O ：本次 IO 操作时间长，尚未结束时已 发生下次 I/O 请求，则顺序处理各 I/O 请求。
可以总结为中断可以提高CPU利用率
无中断时， CPU 和 I/O 设备串行工作
有中断时， CPU 和 I/O 设备并行工作： CPU 完成更多任务，提高了 CPU 利用率,IO操作期间，CPU继续执行其他任务
中断指令和指令周期
CPU 在执行完 一 条指令之后、执行下 一 条指令之 前，检测并处理中断
中断处理-硬件连接:CPU和中断控制器之间用总线上的中断请求线连接。设备发出中断后，CPU响应中断
中断处理-软件实现:每个中断有一个中断向量号 （如：Intel x86 CPU允许 0～255），是该中断在中断向量表中的编号
中断向量 ： 中断处理程序 的 ( 内存 ) 入口地址。 4B/ 向量。
中断向量表 ：所有中断向量 的集合。 一 般位于内存的 0 地址起始处（长 1KB ）， 在开机启动时从磁盘装入内 存。
中断处理-过程:
由硬件所执行的：设备发出中断信号,CPU执行完当前指令,CPU向设备发出中断应答信号,CPU将PSW和PC压栈,保存现场,根据中断向量表，设置新PC值
由中断处理程序执行的:将其他寄存器的值压栈，执行中断处理程序,恢复包括被中断程序的现场(包括PSW和PC)，返回原程序断点,继续执行
多个中断的处理方法
①顺序处理:当处理一个中断时,禁止中断。多个中断被顺序处理
禁止中断（关中断） ： CPU 的 PSW 的中断禁止位 =0 ，则不响应新发生的中断
开中断 ：中断禁止位 =1 ， CPU 可以接收中断
②中断嵌套: 允许高优先级的中断请求打断低级 中断的处理。 通常，中断源速度越快，其优先级越高
中断屏蔽 ：设置 PSW 的中断屏蔽码（当前程序的 中断优先级 ），选择性地封锁部分中断，当发生更 高优先级的中断时才响应。
有些中断 ( 如掉电 ) 是不能屏蔽甚至不能禁止的
