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Operate-System/0-summary.md

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 #### 程序接口
 
-用户通过程序间接使用的，编程人员可以使用它们来请求操作系统服务。由一组系统调用（也称广义指令）组成。
+用户通过程序间接使用的，编程人员可以使用它们来请求操作系统服务。由一组**系统调用**（也称**广义指令**）组成。
 
 用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统为其提供服务（也称为系统调用），只能通过用户程序间接调用，如使用各种外部设备、申请分配和回收内存及其它各种要求。
 
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 ## 操作系统的特征
 
-操作系统具有并发、共享、虚拟、异步四个特征，其中并非和共享是两个最基本的特征，两者互为存在条件。
+操作系统具有并发、共享、虚拟、异步四个特征，其中并发和共享是两个最基本的特征，两者互为存在条件。
 
 ### 并发
 
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 ### 虚拟
 
-多道程序设计：是指在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。 两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态。这就称为多道程序设计。多道程序技术运行的特征：多道、宏观上并行、微观上串行。
+#### 虚拟技术
 
 + 虚拟是把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物。
 + 物理实体（前者）是实际存在的；而后者是虚的，是用户感觉上的事务。
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 + 比如$A$进程正在占用$CPU$计算，$B$进程这时也想占用$CPU$计算，$B$进程只有等，等$A$进程算完了，$A$进程去访问磁盘资源了，这时$B$进程再占用$CPU$进行计算，$B$进程还没计算完，$A$进程从磁盘取出资源了，$A$进程发现$B$这时在占用$CPU$，这时$A$进程就需要等待，等$B$算完后再继续到$CPU$中进行计算。由于每个进程占用资源的时间不固定，所以进程的执行以不可预知的速度前进。
 + 操作系统必须在运行环境相同的条件下保证运行结果的一致性。
 
+#### 多道程序设计
+
+多道程序设计：是指在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。 两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态。这就称为多道程序设计。多道程序技术运行的特征：多道、宏观上并行、微观上串行。
+
++ 制约性：共享资源和相互协同产生了竞争。
++ 间断性：为了竞争公平，需要间断释放资源重新竞争。
++ 共享性。
++ ~~封闭性~~。
++ ~~顺序性：单道程序设计特征~~。
+
 ## 操作系统的发展阶段
 
 ### 手动操作阶段
 
+无操作系统。
+
 + 缺点：
   + 用户独占全机。
   + 人机速度矛盾。
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   + 缓解了一定的人机速度矛盾，资源利用率得到提升。
 + 缺点：
   + 内存只能有一道程序运行。只能串行执行。
-  + $CPU$大量时间用于等待I/O的完成，资源利用率低。
+  + $CPU$大量时间用于等待$I/O$的完成，资源利用率低。
 
 ### 多道批处理系统
 
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 ### 其他操作系统
 
-+ 网络操作系统：伴随计算机网络发展而但是，能连接网络中各个计算机从而能传输数据，实现网络中各种资源的共享和计算机之间的通信，如$Windows\,NT$。
++ 网络操作系统：伴随计算机网络发展，能连接网络中各个计算机从而能传输数据，实现网络中各种资源的共享和计算机之间的通信，如$Windows\,NT$。
 + 分布式操作系统：具有分布性和并行性，系统中各个计算机地位相同，任何工作可以分布在这些计算机上，并行写协同完成任务。
-+ 个人计算机操作系统：方便个人使用的操作系统，如$Windows\,10$、$MacOS$。
++ 个人计算机操作系统：方便个人使用的操作系统，如$Windows\,10$、$MacOS$等。
 
 ## 操作系统运行环境
 
+系统开机后，操作系统的程序会被自动加载到内存中的系统区，这段区域是$RAM$。
+
 ### 操作系统运行机制
 
 #### 两种指令
 
 + 指令就是处理器能识别和执行的最基本命令。所以指令能控制处理器，需要给指令进行控制，对于危险的指令要更高的权限。
 + 特权指令：
-  + 指具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，一般不直接提供给用户使用。
+  + 指具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，只能操作系统使用，普通用户不能直接使用。
   + 如有关对$I/O$设备使用的指令、有关访问程序状态的指令、存取特殊寄存器指令。
   + 具体而言如清内存、置时钟、输入输出、分配系统资源、修改虚存的段表和页表，修改用户的访问权限等。
 + 非特权指令：
   + 可以被用户自由使用的指令。
   + 如读取时钟、从内存中取数、将运算结果装入内存、算术运算、寄存器清零等。
 
+相关特权指令说明：
+
 + 置时钟：若在用户态下执行“置时钟指令”，则一个用户进程可在时间片还未到之前把时钟改回去，从而导致时间片永远不会用完，进而导致该用户进程一直占用$CPU$，这显然不合理。
 + 输入输出：涉及中断指令，而中断处理由系统内核负责，工作在核心态。
 
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 + 用户态（目态）：只能执行非特权指令。
 + 核心态（管态）：可以执行特权指令。
 
+计算机通过**硬件**完成操作系统由用户态到核心态的转换，这是通过中断机制来实现的。发生中断事件时（有可能是用户程序发出的系统调用），触发中断，硬件中断机制将计算机状态置为核心态。
+
+计算机通过**操作系统程序**从核心态到用户态的转换，执行完成中断后操作系统自动转换。
+
 #### 程序类别
 
 根据程序所可以使用指令的权限，程序分为两种：
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   + 时钟中断实现进程切换。
 + 中断处理：
   + 负责实现中断机制，提高$CPU$利用率。
-  + 只有一小部分功能属于内核，负责保护和恢复现场，转移控制权道相关处理程序。
+  + 只有一小部分功能属于内核，负责保护和恢复现场，转移控制权给相关处理程序。
 + 原语：
   + 是一种特殊的公用程序，是最接近硬件的部分。
   + 这种程序的运行具有原子性，运行时间短，调用次数频繁。
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 + 内中断（异常、例外、陷入）信号来自$CPU$内部，与当前执行的命令有关，必须立刻处理，且对于无法恢复故障的需要终止进程。
   + 自愿中断：指令中断。如系统调用时使用的访管指令（陷入指令、$trap$指令）引起的**访管中断**。
   + 强迫中断：
-    + 硬件故障。（缺页）
+    + 硬件故障。（缺页、主存故障造成机器校验中断）
     + 软件中断。（整数除$0$）
 + 外中断（中断）信号来自$CPU$外部，与当前执行的命令无关。
   + 外设请求：如$I/O$操作完成时发出的中断信号。
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 #### 外中断的处理过程
 
 1. 关中断。$CPU$响应中断后，首先要保护程序的现场状态，在保护现场的过程中，$CPU$不应响应更高级中断源的中断请求。否则，若现场保存不完整，在中断服务程序结束后，也就不能正确地恢复并继续执行现行程序。
-2. 保存断点。为保证中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序，必须将原来的程序的断点（即程序计数器$PC$）保存起来。由硬件自动完成。
+2. 保存断点。为保证中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序，中断隐指令将原来的程序的断点（即程序计数器$PC$）保存起来。由硬件自动完成。
 3. 中断服务程序寻址。其实质是取出中断服务程序的入口地址送入程序计数器$PC$。
-4. 保存现场和屏蔽字。进入中断服务程序后，首先要保存现场，现场信息一般是指程序状态字寄存器PSWR和某些通用寄存器的内容。
+4. 保存现场和屏蔽字。进入中断服务程序后，首先要操作系统保存现场，现场信息一般是指程序状态字寄存器$PSWR$和某些通用寄存器的内容。
 5. 开中断。允许更高级中断请求得到响应。
 6. 执行中断服务程序。这是中断请求的目的。
 7. 关中断。保证在恢复现场和屏蔽字时不被中断。
 8. 恢复现场和屏蔽字。将现场和屏蔽字恢复到原来的状态。
 9. 开中断、中断返回。中断服务程序的最后一条指令通常是一条中断返回指令，使其返回到原程序的断点处，以便继续执行原程序。
 
-第一步道第三步是$CPU$进入中断周期后，由硬件自动完成（中断隐指令），第四到九条是中断服务程序完成。
+第一步到第三步是$CPU$进入中断周期后，由硬件自动完成（中断隐指令），第四到九条是中断服务程序完成。
+
+中断处理和子程序调用都会压栈保存数据。子程序调用只需保存程序断点，即该指令的下一条指令的地址；中断处理不仅要保存断点（$PC$的内容），还要保存程序状态字寄存器（$PSW$）的内容。
 
 ### 系统调用
 
 #### 系统调用的概念
 
-系统调用是程序接口的组成部分，用于应用软件调用，也称为广义指令。可以认为是一种可供应应用程序调用的特殊函数，应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。
+系统调用是程序接口的组成部分，用于应用软件调用，也称为**广义指令**。可以认为是一种可供应应用程序调用的特殊函数，应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。
+
+通过编译，系统调用需要触发访管指令，所以形成一系列参数与访管指令。
 
 #### 系统调用的过程
 
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 + 陷入指令也称为访管指令，在用户态执行（因此不是特权指令），执行陷入指令后立刻引发一个内中断，从而$CPU$进入核心态。
 + 发出系统调用请求的是在用户态，而对系统调用的相应处理在核心态下进行。
-+ 陷入指令是**唯一一个**只能在用户态执行，而不能核心态执行的指令。
++ 陷入指令是**唯一一个**只能在用户态执行，而不能在核心态执行的指令。
 
 #### 系统调用的类别
 
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 ## 操作系统的体系结构
 
-体系结构根据内核功能的多少分为：
+按功能关系分类可以分为分层式架构和模块化架构；按照内核架构分类可以分为宏内核和微内核。
 
-+ 微内核：内核功能只包含基本的时钟管理、中断处理、原语功能。
-  + 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护。
-  + 缺点：因为很多功能不在内核中，需要频繁在核心态和用户态之间切换，效率较低。
-+ 大内核：除了基本功能外还包含进程管理等其他功能。
-  + 优点：高性能。
-  + 缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护。
+### 分层法
+
+层$0$为硬件，层$N$为用户接口。每层只能调用紧邻其低层的功能和服务。
+
+优点：
+
++ 便于系统调试和验证，简化系统设计和实现。从底层向上调试。
++ 易扩充和维护。
+
+缺点：
+
++ 分层困难，不够灵活。
++ 依赖复杂，效率较低。
+
+### 模块化
+
+将系统功能划分为独立模块，通过接口进行通信。重点是划分模块的方式。
+
+标准：
+
++ 内聚性，模块内部各部分间联系的紧密程度。内聚性越高，模块独立性越好。
++ 耦合度，模块间相互联系和相互影响的程度。耦合度越低，模块独立性越好。
+
+优点：
+
++ 提高了操作系统设计的正确性、可理解性和可维护性。
++ 增强了操作系统的可适应性。
++ 加速了操作系统的开发过程。
+
+缺点：
+
++ 模块间的接口规定很难满足对接口的实际需求。
++ 各模块设计者齐头并进，每个决定无法建立在上一个已验证的正确决定的基础上，因此无法找到一个可靠的决定顺序。
+
+### 宏内核
+
+除了基本功能外还包含进程管理等其他功能。
+
+优点：高性能，速度快。
+
+缺点：
+
++ 内核代码庞大，结构混乱，难以维护。
++ 可靠性低，单个服务崩溃全系统崩溃。
++ 占用空间大。
++ 可移植性差。
+
+### 微内核
+
+内核功能只包含基本的进程（线程）管理、低级存储器管理、中断和陷入处理。
+
+通过信息传递机制传输数据。
+
+优点：
+
++ 扩展性和灵活性。
++ 可靠性和安全性。
++ 可移植性。
++ 分布式计算。
+
+缺点：因为很多功能不在内核中，需要频繁在核心态和用户态之间切换，效率较低。
+
+### 外核
+
+外核为一个程序，在内核态中运行，为虚拟机分配资源并管理。
+
+优点：
+
++ 减少了映射层，不需要表格重映磁盘地址。
++ 将多道程序与操作系统代码分离。
+
+## 操作系统引导
+
+1. 激活$CPU$。
+2. 硬件自检。
+3. 加载操作系统硬盘。
+4. 加载主引导记录$MBR$。
+5. 扫描硬盘分区表，加载硬盘活动分区。
+6. 加载分区引导记录$PBR$。
+7. 加载启动管理器。
+8. 加载操作系统。
+
+## 虚拟机
+
+```txt
+--------------------------------------------------------
+| 用户操作系统程序进程 | 用户操作系统程序进程 |        |
+----------------------------------------------| 控制域 |
+|     客户操作系统     |     客户操作系统     |        |
+--------------------------------------------------------
+|                 第一类虚拟机管理程序                 |
+--------------------------------------------------------
+|                         硬件                         |
+--------------------------------------------------------
+```
+
+```txt
+------------------------
+|      用户程序        |
+------------------------
+|     客户操作系统     |
+-------------------------------------------
+| 第二类虚拟机管理程序 | 宿主操作系统进程 |
+-------------------------------------------
+|               宿主操作系统              |
+-------------------------------------------
+|                   硬件                  |
+-------------------------------------------
+```