408-操作系统
概述
操作系统特征
并发：同一时间片段，并非并行
共享：共享同一硬件资源，互斥指资源不可并发，同时可以并发
虚拟：将物理资源虚拟为多个虚拟资源
异步：进程走走停停
并发和共享互相依存，虚拟和异步依赖并发
功能
处理器管理，存储器管理，文件管理，IO管理
接口
命令接口
联机命令接口：交互
脱机命令接口：bat，批处理
程序接口
程序使用，即系统调用
发展历程
手工
单用户独占，手工操作
单道批处理
一批次作业输入磁带，依次进入内存，IO更快
多道批处理
作业在外存排成队列，相互穿插运行，宏观并行，通过中断实现，没有人机交互
分时操作系统
短时间轮流多用户，交互
实时操作系统
紧急任务处理，硬实时不可出错
网络和分布式
网络：资源共享和通信
分布：分布和并行
分布式需要多个计算机相互协同
运行模式
特权指令和非特权
特权指令必须在核心态运行，非特权指令均可
特权指令的类别
时钟管理，中断机制，原语，系统控制的数据结构和处理(系统调用)
中断和异常
中断
外中断，来自外部，包括时钟，IO等，每个时间段结束后检测
分为可屏蔽中断INTR，不可屏蔽NMI
异常
内中断，来自内部，当前执行，不能被屏蔽
分为陷入(事先安排，包括特权指令)，故障(指令引起，可修复)，终止(无法继续的硬件故障)
中断和终止属于硬件中断
TIPS
中断和子程序都要保存PC，中断要保存PSW，中断的保存硬件实现
硬件找到中断号
程序执行保存中断执行字，寄存器
系统调用
一些子功能，特殊的公共子程序，运行在内核态
过程:
压入参数，执行陷入，转为内核态
分析调用类型，进入子程序入口
执行完恢复现场
系统结构
分层式：一层层，便于调试，易于扩展，分层定义困难，效率低
模块化：各模块可以通信，可扩展，可适应性好，比较混乱
宏内核：常见模块+系统调用
微内核：只保留基本功能(进程管理，低级存储器管理，中断和陷入处理)，客户服务器模式，功能服务器在用户态实现，机制与策略分离，扩展性，可靠安全，分布式，性能低下
外核：内核态运行，为虚拟机直接分配资源，少了抽象层
系统引导
顺序
激活CPU：读取ROM中的BOOT，开始BIOS
硬件自检：创建中断向量表，检查硬件
加载系统硬盘：BIOS读取CMOS中的顺序，到第一块硬盘
MBR：主引导程序，区分引导盘，包含硬盘分区表
硬盘分区表：找到引导分区位置
PBR：寻找分区下的启动程序
加载启动管理器
加载系统
虚拟机
第一类虚拟机管理程序
运行在内核态，向上提供
支持虚拟化CPU：内核态指令，系统的有程序分配执行，程序的模拟执行
不支持虚拟化：全部模拟
第二类虚拟机管理程序
在宿主系统上的软件
数学-高数
函数
函数要求定义域和对应法则
复合函数：值域和定义域有交集
反函数：存在唯一对应
初等函数：有限次四则运算和复合，一个式子表示
单调性：导数增->单调增 反向不成立
奇偶性：连续奇函数的原函数必然偶函数，连续偶函数的原函数只有一个奇函数
原函数：一个函数的0a变上限积分是原函数
周期性：可导周期函数导数为周期函数，周期函数原函数周期的要求是周期积为0
有界性：闭区间连续->有界；开区间连续，端点有极限->有界；导数有限区间有界->区间有界