趁暑假把下学期内容学了 ~~（为什么我不能上课好好听讲呢？？？）~~

操作系统是应用程序与硬件之间的桥梁。

操作系统的目标：

运行用户程序（核心目标）
更高效使用计算机（面向系统）
更方便使用计算机（面向用户）

现代计算机系统组成

一个或多个CPU(或核）和内存
若干通过总线相连的设备控制器和I/O设备
总线

初识操作系统【一】
每个控制器都有本地缓存，CPU可以在内存和控制器的本地缓冲之间产生数据。
而控制器可以在设备和设备的本地缓冲器器中传输数据。

一次完整的读磁盘操作：

CPU发送i/o指令，通过总线传输到磁盘控制器可以进行
此时CPU可以进行其他指令，而磁盘控制器在受到指令后执行命令。
磁盘把数据传输到控制器的本地缓冲区
磁盘控制器发出中断，通知CPU数据已经读好了
CPU响应中断并且把磁盘缓存区中的数据读入内存

此时的CPU和磁盘控制器可以并行。

初识操作系统【一】

多道程序设计和分时系统

单道程序设计：
简单批处理系统：最早的操作系统。实现了自动化作业调度，可以再无人工干预的条件下运行作业。【批处理：一批无需人工交互的作业批量运行】

需要操作系统介入

简单批处理系统的核心：一个常驻监控程序

控制作业传输
调度作业运行
自动从一个运行完的作业转换到下一个作业

绝大多数作业的运行都是CPU计算和I/O操作交替运行的，经过无数次交替运行才能运行完作业。

我们把每一段CPU运行时间称为CPU脉冲，每段I/O运行时间称为I/O脉冲
如图，简单批处理系统在控制器执行I/O指令的时候，CPU空闲，反之亦然。

初识操作系统【一】

多道程序系统：

在管理程序控制下相互穿插运行
使得CPU和I/O操作可以并行

初识操作系统【一】

并行：两个或者多个作业在同一时刻运行。
并发：两个或多个作业在同一时间间隔内依次运行。

初识操作系统【一】

分时系统：是多道程序设计的延伸
时间片：把一段CPU时间按照固定单位进行分割，每个分割得到的时间段称为一个时间片。

分时系统一般采用时间片轮转方法使一台计算机为多个用户服务。
在单位时间内，每个用户获得一个时间片并运行。
保证用户获得足够小的响应时间，并提供交互能力。

假如分时系统中有5个作业，设定时间片大小为2毫秒，每个进程在10毫秒内各自运行了2毫秒。那么，该系统平均的响应时间是？
平均响应时间就是每个作业的响应时间除以总的作业量，即(0+2+4+6+8)/5=4。每个作业的响应时间就是从时间片开始算起，从用户提交作业到作业第一次运行的时间。

操作系统类型

大型机系统：简单批处理系统，多道程序系统，分时系统【系统效率】
- IBM AIX,IBM z/OS,HP-Unix
桌面系统：个人计算机（PC）【用户方便性，响应速度】含图形化界面（GUI）,多数技术沿用大型机
- Windows，Mac Os,Liunx
嵌入式系统：完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统。【内核较小，专用性强，系统精简，高实时性】
- 应用场景：工业控制，交通管理，信息家电，环境工程等
手持(移动)系统:手持设备（资源有限），扩展功能：GPS导航，移动支付等
- IOS，安卓
分布式系统：支持分布式处理的软件系统。
虚拟系统
多处理系统：有多个紧密通信的处理器的系统。多个处理器共享计算机总线，时间，内存和外设等。【增加吞吐量，增加可靠性，节省资金】

多核处理器：一个芯片多个核，一个核即一个处理器。
初识操作系统【一】

初识操作系统【一】

操作系统的操作和功能

初识操作系统【一】

双模式：为了解决软件错误或特定请求产生异常或陷阱，保证操作系统和其他程序不受故障程序的影响。
双模式需要CPU支持，如果CPU有模式位，则可以在操作系统中实现双模式。
允许OS保护自身和其他系统部件，引入特权指令：可能引起系统崩溃的指令，只能运行在内核模式（用户如果要用，则系统调用）