操作系統(tǒng)概述

OS基本概念

對用戶和程序猿提供接口

• 命令接口
• 聯(lián)機命令接口（交互式命令接口） 向計算機輸入一條指令，它會先解析命令然后執(zhí)行這條指令，完成后可在輸入下一條指令。這種操作的好處在于人機交互性強。比如：你安排一件事他做一件。
• 脫機命令接口（批處理命令接口）
  向計算機輸入多條指令，他會按照某種你給的邏輯順序執(zhí)行指令，直到全部指令執(zhí)行結(jié)束。在執(zhí)行指令的過程中不能干預(yù)計算機。比如：你給他一堆事，他做完了找你匯報結(jié)果。
• 程序接口

專門為程序員提供的一套接口，由一組系統(tǒng)調(diào)用（廣義指令）組成，程序員通過程序調(diào)用，請求操作系統(tǒng)提供服務(wù)。比如：C語言中的打印函數(shù) printf，這個函數(shù)在底層實現(xiàn)的時候，就是操作系統(tǒng)通過系統(tǒng)調(diào)用支配顯示器，把你要打印的輸出到顯示器上。

對硬件功能擴展

這個就不說了吧，沒有操作系統(tǒng)裸機功能特別的底下，所以操作系統(tǒng)是對硬件功能的擴展

對系統(tǒng)資源的管理

操作系統(tǒng)對系統(tǒng)資源的管理主要有以下四個方面，這四個方面也是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的主要內(nèi)容 + 處理機管理 對處理機管理最基本的單位是進(jìn)程或者線程的管理，這一方面主要在第二章去學(xué)習(xí)。 + 存儲管理 存儲管理是為了給多道程序運行提供存儲環(huán)境，提高內(nèi)存的利用率。主要包括內(nèi)存分配與回收、地址映射、內(nèi)存保護(hù)與共享、內(nèi)存擴充等。這一方面主要在第三章去學(xué)習(xí)。 + 文件管理 計算機中的信息主要都是以文件的方式存儲，對文件的管理主要包括對文件存儲空間的管理、目錄管理、文件讀寫管理與保護(hù)。這一方便在第四章去學(xué)習(xí)。 + 設(shè)備管理 提高設(shè)備利用率，包括緩存管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備等等，這一方面在第五章去學(xué)習(xí)。

OS的發(fā)展與特征

發(fā)展

批處理操作系統(tǒng)

單道批處理

將一組程序一條一條的給處理機，處理機一條一條的執(zhí)行。具有順序性、自動性。但是CPU運行的速度非常快，而當(dāng)一條指令在讀取信息與輸出信息的情況下，CPU處于空閑狀態(tài)，這是一種資源浪費。為了解決這一問題，出現(xiàn)了多道批處理系統(tǒng)。

多道批處理

允許多個程序同時進(jìn)入內(nèi)存，并且允許他們在CPU上交替執(zhí)行（宏觀上程序是并行的，微觀上程序是串行的）。這種方式CPU資源利用率調(diào)高了很多，但是用戶響應(yīng)時間長，不支持人機交互。 放圖理解

分時操作系統(tǒng)

把CPU的運行時間劃分成很小的時間片，按照時間間隔輪流執(zhí)行各個程序，如果一個時間片的時間到了以后，程序沒有執(zhí)行完成，那么也不執(zhí)行了。等待下一次時間片到來繼續(xù)執(zhí)行。相當(dāng)于多個用戶使用一臺主機設(shè)備。分時操作系統(tǒng)具有：同時性、交互性、獨立性、及時性。分時操作系統(tǒng)不僅解決了CPU利用率的問題還解決了人機交互問題，但是分時操作系統(tǒng)不能夠優(yōu)先處理緊急的任務(wù)。 拓展：分時操作系統(tǒng)其實使用了時分復(fù)用技術(shù)，（百度百科：時分復(fù)用技術(shù)（time-division multiplexing, TDM）是將不同的信號相互交織在不同的時間段內(nèi)，沿著同一個信道傳輸；在接收端再用某種方法，將各個時間段內(nèi)的信號提取出來還原成原始信號的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以在同一個信道上傳輸多路信號。）說實話看了幾遍大致理解了，舉個例子一個廁所供10個人使用，每個人用5分鐘，那么先讓第一個人用一分鐘，以此類推，第11分鐘再讓的一個人使用一分鐘等五十分鐘過去了，就運行結(jié)束，增加了用戶的體驗性，不用等那么久。

實時操作系統(tǒng)

為了解決分時操作系統(tǒng)不能優(yōu)先解決緊急的問題，出現(xiàn)了實時操作系統(tǒng)。遇到某個緊急情況的時候，不需要按時間片選排隊，直接執(zhí)行該程序。既有及時性與可靠性。 + 硬實時操作系統(tǒng)：在規(guī)定的時間內(nèi)必須執(zhí)行完某段程序，如果執(zhí)行不完，會造成嚴(yán)重的后果。比如：導(dǎo)彈系統(tǒng) + 軟實時操作系統(tǒng)：能夠偶偶的超時完成程序不會造成太大的影響。

網(wǎng)絡(luò)和分布操作系統(tǒng)

這個暫時不懂

特征

并發(fā)

• 定義：
  • 并發(fā)：兩個或者多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。
  • 并行：兩個或者多個事件在同一時刻內(nèi)發(fā)生
• 并發(fā)行是指計算機系統(tǒng)中同時存在多個程序，比如你先吃飯，然后看電視；并行性是指計算機系統(tǒng)又有同時處理多個事件的能力，比如你邊看電視邊吃飯。

共享

• 定義：共享是指系統(tǒng)中資源可以供多個并發(fā)執(zhí)行的程序使用。比如打印機設(shè)備
• 互斥共享：在一段時間內(nèi)只允許一個進(jìn)程訪問資源
• 同時訪問：可同是允許多個進(jìn)程使用資源

虛擬

• 虛擬的本質(zhì)就是把物理的實體轉(zhuǎn)換成邏輯上的對應(yīng)物
• 時分復(fù)用技術(shù)：把處理器的執(zhí)行時間換成多個時間片，每個時間片內(nèi)執(zhí)行一個進(jìn)程，片選時間到了，不管進(jìn)程是否執(zhí)行完畢，都去下一個進(jìn)程。循環(huán)執(zhí)行。
• 空分復(fù)用技術(shù)：把內(nèi)存劃分成多個存儲區(qū)域（C、D、E、F盤面）

異步

• 多道程序環(huán)境允許多個程序并發(fā)進(jìn)行，但由于資源有限并不是一貫到底的，而是一個進(jìn)程走走停停，以不可預(yù)知的速度向前執(zhí)行。
• 簡單理解就是一個進(jìn)程，要運行多次才能允許完畢，得到結(jié)果。

四者關(guān)系

• 并發(fā)與共享是操作系統(tǒng)最基本的特征，二者互為條件存在。
• 資源共享是以程序的程序的并發(fā)為條件，程序不允許并發(fā)就不會存在資源共享。
• 如果系統(tǒng)不能夠?qū)Y源進(jìn)行有效的管理，則一定會影響程序的程序的并發(fā)

OS的運行機制

機制的組成

• CPU的兩種狀態(tài)：內(nèi)核態(tài)（核心態(tài)）、用戶態(tài)（管態(tài)）
• 兩個程序：內(nèi)核程序、應(yīng)用程序
• 兩種指令：特權(quán)指令、非特權(quán)指令

機制之間的關(guān)系

• 內(nèi)核態(tài)是用戶態(tài)的管理者
• 內(nèi)核態(tài)下運行內(nèi)核程序，用戶態(tài)下運行于程序
• 內(nèi)核態(tài)下和內(nèi)核程序中都可以執(zhí)行特權(quán)指令
• 內(nèi)核程序可以通過特權(quán)指令管理應(yīng)用程序

CPU什么時候轉(zhuǎn)變狀態(tài)

• 系統(tǒng)調(diào)用：這是用戶進(jìn)程主動要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式，用戶進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用申請操作系統(tǒng)提供的服務(wù)程序完成工作。
• 異常：這是用戶進(jìn)程主動要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式，用戶進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用申請操作系統(tǒng)提供的服務(wù)程序完成工作。
• 外圍設(shè)備中斷請求：當(dāng)外圍設(shè)備完成用戶請求的操作之后，會向CPU發(fā)出相應(yīng)的中斷信號，這時CPU會暫停執(zhí)行下一條將要執(zhí)行的指令

中斷和異常

作用

• 中斷：也稱為外中斷，來自CPU執(zhí)行指令意外發(fā)生的事情。
• 異常：稱為內(nèi)中斷，來自CPU執(zhí)行指令內(nèi)部的事件

區(qū)別

• 中斷
  • 外中斷（強迫中斷）
    • 外設(shè)請求
    • 人的干預(yù)
  • 內(nèi)中斷
    • 自愿中斷
      • 指令中斷
    • 強迫中斷
      • 硬件故障
      • 軟件故障

如何處理中斷與異常

• 硬件完成
  • 關(guān)中斷
  • 保存斷點
  • 引出中斷服務(wù)程序
• 中斷程序完成
  • 保存現(xiàn)場和屏蔽字
  • 開中斷
  • 執(zhí)行中斷服務(wù)程序
  • 關(guān)中斷
  • 恢復(fù)現(xiàn)場與屏蔽字
• 硬件完成
  • 開中斷
  • 中斷恢復(fù)

系統(tǒng)調(diào)用

概念

• 是指用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的一些子功能，可以視為特殊的公共子程序。

操作系統(tǒng)提供系統(tǒng)調(diào)用命令分類

• 設(shè)備管理：完成設(shè)備的請求或者釋放，以及設(shè)備啟動等功能
• 文件管理：完成文件的讀、寫、創(chuàng)建、刪除
• 進(jìn)程控制：進(jìn)程的創(chuàng)建、撤銷 、阻塞、喚醒
• 進(jìn)程通信：完成進(jìn)程之間的消息傳遞
• 內(nèi)存管理：內(nèi)存的分配、回收等

過程

• 用戶態(tài)，用戶的進(jìn)程執(zhí)行
• 用戶態(tài)，請求使用系統(tǒng)調(diào)用
• 內(nèi)核態(tài)，執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用
• 返回給用戶態(tài)

OS體系結(jié)構(gòu)

大內(nèi)核

• 組成
  • 用戶態(tài)：應(yīng)用程序
  • 內(nèi)核態(tài)：1、進(jìn)程管理；2、存儲管理；3、設(shè)備管理 ｜1、時鐘管理；2、中斷管理；3、原語
• 優(yōu)點：高性能，因為很多東西都在內(nèi)核態(tài)完成，不需要在內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)之間頻繁的轉(zhuǎn)換
• 缺點：結(jié)構(gòu)混亂、難以維護(hù)

微內(nèi)核

• 組成
  • 用戶態(tài)：應(yīng)用程序｜1、進(jìn)程管理；2、存儲管理；3、設(shè)備管理
  • 內(nèi)核態(tài)：1、時鐘管理；2、中斷管理；3、原語
• 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易維護(hù)
• 缺點：性能低

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一个封锁操作被对 wsacancelblockingcall 的调用中断_操作系统概论的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。