更新概述

Operate-System/0-summary.md

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 ### 单道批处理系统
 
 + 引入脱机输入/输出技术（磁带），并用监督程序复杂控制作业的输入输出。
++ 特点：
+  + 自动性。
+  + 顺序性。
+  + 单道性。
 + 优点：
   + 缓解了一定的人机速度矛盾，资源利用率得到提升。
 + 缺点：
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 ### 多道批处理系统
 
 + 操作系统正式诞生，引入中断技术，从而能并发执行程序。
++ 特点：
+  + 多道。
+  + 宏观并行。
+  + 微观串行。
 + 优点：
   + 多道程序并发执行，共享计算机资源。
   + 资源利用率提升，$CPU$和其他资源基本上忙碌，系统吞吐量增大。
 + 缺点：
-  + 用户响应时间长，无法人机交互，不能控制作业执行。
+  + 用户响应时间长。
+  + 无法人机交互，不能控制作业执行。
++ 问题：
+  + 处理器分配。
+  + 多道程序内存分配。
+  + $I/O$设备分配。
+  + 程序数据组织存放。
 
 ## 操作系统的分类
 
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 ### 分时操作系统
 
 + 计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，每个用户可以通过终端与计算机交互。
++ 特点：
+  + 同时性。
+  + 交互性。
+  + 独立性。
+  + 及时性。
 + 优点：
   + 用户请求可以及时响应，解决人机交互问题。
-  + 运行多个用户共同使用一台计算机，且用户对计算机的操作哦相互独立，感受不到其他人存在。
+  + 运行多个用户共同使用一台计算机，且用户对计算机的操作相互独立，感受不到其他人存在。
 + 缺点：
   + 不能处理紧急任务，操作系统对于每个用户都是公平的，循环给出时间片。
 
 ### 实时操作系统
 
 + 能优先响应紧急任务，不用等待时间片排队。
++ 特点：
+  + 及时性。
+  + 可靠性。
 + 优点：
   + 能优先处理紧急任务，使用率更高。
   + 对于紧急事件能有效高速处理，可靠性较高。
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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$Windows\,NT$。
 + 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$Windows\,10$、$MacOS$。
 
-## 操作系统的运行机制
+## 操作系统的运行环境
 
-### 两种指令
+### 操作系统的运行机制
+
+#### 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。
-  + 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、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。
+  + 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、算术运算等。
+  + 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。
 
-### 两种处理器状态
++ 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。
+
+#### 两种处理器状态
 
 操作系统根据处理器状态来判断是否可以使用特权指令。
 
-操作系统用程序状态字寄存器PSW中的某标志位来标识当前处理器处于什么状态，如0为用户态，1为核心态。
+操作系统用程序状态字寄存器$PSW$中的某标志位来标识当前处理器处于什么状态，如$0$为用户态，$1$为核心态。
 
 + 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。
 
-### 两种程序
+#### 两种程序
 
 根据程序所可以使用指令的权限，程序分为两种：
 
 + 内核程序：是系统的管理者，既可以运行特权指令也可以运行非特权指令，运行在核心态。
 + 应用程序：为了保证安全，普通应用程序只能执行非特权指令，运行在用户态。
 
-## 操作系统的内核
+#### 操作系统的内核
 
 操作系统的程序既然分为内核程序和应用程序，就说明有些程序是更重要的。
 
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 内核功能分为：
 
-+ 时钟管理：进程等的计时功能。
-+ 中断处理：负责实现中断机制。
-+ 原语：是一种特殊的程序，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，如设备驱动、$CPU$切换等。
++ 时钟管理：
+  + 进程等的计时功能。
+  + 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。
++ 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。
+  + 定义原语的直接方法是关闭中断，让所有操作一致完成再打开中断。
+  + 如设备驱动、$CPU$切换、进程通信等。
 + 系统资源管理功能：可能包含在内核中也可能不包含：
   + 进程管理。
   + 存储器管理。
   + 设备管理。
 
+### 中断
+
+中断是内核所必要的基本功能。
+
+#### 中断机制的概念
+
++ 并发批处理就需要中断机制。发生中断就表示需要操作系统介入，开展管理工作。
++ 用户态道核心态之间的转换是通过中断实现的，且是唯一的途径，通过硬件的控制，类似$10$标志位。
++ 而核心态道用户态之间的切换只用执行一个特权指令，将程序状态字$PSW$的标志位设置为用户态。
+
+1. 当中断发生时，$CPU$立刻进入核心态。
+2. 当中断发生后，当前运行的进程暂停，并由操作系统内核对中断进行处理。
+3. 对于不同的中断信号会进行不同的处理。
+
+#### 中断的分类
+
++ 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）
+    + 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。
+  + 时钟中断：时间片已到。
+  + 人工干预。
+
+另一种分类方式内中断分为：
+
++ 陷阱、陷入。
++ 故障。
++ 终止。
+
+#### 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。
+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。
+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。
+
+### 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。
+
+#### 系统调用的过程
+
+为什么要使用系统调用来处理应用程序的请求？如果不同进程争用有限的资源，没有良好的处理机制就会混乱。所以操作系统提供系统调用提供统一处理的过程规范，应用程序通过系统调用发出请求，操作系统在根据请求协调管理。
+
+系统调用本质就是指令中断，所以需要特权指令，从而系统调用的相关处理只能在**核心态**下进行。
+
+1. 传递系统调用参数。
+2. 执行陷入指令（用户态）。
+3. 执行系统调用相应服务程序（核心态）。
+4. 返回用户程序。
+
++ 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。
+
+#### 系统调用的类别
+
++ 设备管理：设备的请求、释放、启动。
++ 文件管理：文件的读、写、创建、删除。
++ 进程管理：进程的创建、撤销、阻塞、唤醒。
++ 进程通信：进程之间的消息传递、信号传递。
++ 内存管理：内存的分配、回收。
+
+#### 系统调用与库函数的区别
+
+层次|使用关系
+:--:|:-----:
+普通应用程序|可直接使用系统调用，也可以使用库函数。有的库函数涉及系统调用有些则不涉及
+编程语言|向上提供库函数，有时会将系统调用封装为库函数以隐藏系统调用细节，从而使上层系统调用更方便
+操作系统|向上提供系统调用
+裸机|无
+
 ## 操作系统的体系结构
 
 体系结构根据内核功能的多少分为：
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 + 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。
-
-## 中断
-
-中断是内核所必要的基本功能。
-
-### 中断机制的概念
-
-+ 并发批处理就需要中断机制。发生中断就表示需要操作系统介入，开展管理工作。
-+ 用户态道核心态之间的转换是通过中断实现的，且是唯一的途径。
-+ 而核心态道用户态之间的切换只用执行一个特权指令，将程序状态字PSW的标志位设置为用户态。
-
-1. 当中断发生时，$CPU$立刻进入核心态。
-2. 当中断发生后，当前运行的进程暂停，并由操作系统内核对中断进行处理。
-3. 对于不同的中断信号会进行不同的处理。
-
-### 中断的分类
-
-+ 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。
-  + 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）
-  + 强迫中断：
-    + 硬件故障。（缺页）
-    + 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。（I/O操作完成时发出的中断信号）
-  + 人工干预。
-
-另一种分类方式内中断分为：
-
-+ 陷阱、陷入。
-+ 故障。
-+ 终止。
-
-### 外中断的处理过程
-
-1. 执行外每个指令后，$CPU$都要检查当前是否有外部中断信号。
-2. 若检测到外部中断信号，则需要保护呗中断进程的$CPU$环境（如程序状态字PSW、程序计数器PC、各种通用寄存器）。
-3. 根据中断信号类型转入相应的中断处理程序。
-4. 恢复原进程的$CPU$环境并退出中断，返回原进程继续往下执行。
-
-## 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。可以任务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。
-
-### 系统调用的过程
-
-为什么要使用系统调用来处理应用程序的请求？如果不同进程争用有限的资源，没有良好的处理机制就会混乱。所以操作系统提供系统调用提供统一处理的过程规范，应用程序通过系统调用发出请求，操作系统在根据请求协调管理。
-
-系统调用本质就是指令中断，所以需要特权指令，从而系统调用的相关处理只能在**核心态**下进行。
-
-1. 传递系统调用参数。
-2. 执行陷入指令（用户态）。
-3. 执行系统调用相应服务程序（核心态）。
-4. 返回用户程序。
-
-+ 陷入指令在用户态执行，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。
-
-### 系统调用的类别
-
-+ 设备管理：设备的请求、释放、启动。
-+ 文件管理：文件的读、写、创建、删除。
-+ 进程管理：进程的创建、撤销、阻塞、唤醒。
-+ 进程通信：进程之间的消息传递、信号传递。
-+ 内存管理：内存的分配、回收。
-
-### 系统调用与库函数的区别
-
-层次|使用关系
-:--:|:-----:
-普通应用程序|可直接使用系统调用，也可以使用库函数。有的库函数涉及系统调用有些则不涉及
-编程语言|向上提供库函数，有时会将系统调用封装为库函数以隐藏系统调用细节，从而使上层系统调用更方便
-操作系统|向上提供系统调用
-裸机|无