【简记】Operating System——Overview

This memo is based on the course of Dr.Li with Operating System as the reference book.

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模块一 操作系统介绍

CPU和Memory之间的连线：地址总线，数据总线，控制总线

数据总线

（1） 是CPU与内存或其他器件之间的数据传送的通道。
（2）数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。
（3）每条传输线一次只能传输1位二进制数据。eg: 8根数据线一次可传送一个8位二进制数据(即一个字节)。
（4）数据总线是数据线数量之和。

地址总线

（1）CPU是通过地址总线来指定存储单元的。
（2）地址总线决定了cpu所能访问的最大内存空间的大小。eg: 10根地址线能访问的最大的内存为1024个内存单元。
（3）地址总线是地址线数量之和。

控制总线

（1）CPU通过控制总线对外部器件进行控制。
（2）控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。
（3）控制总线是控制线数量之和。

例题：若内存容量为4GB，字长为32，则__。
A．地址总线和数据总线的宽度都为32
B．地址总线的宽度为30，数据总线的宽度为32
C．地址总线的宽度为30，数据总线的宽度为8
D．地址总线的宽度为32，数据总线的宽度为8
答案:A
内存容量为4GB，即内存单元的地址宽度为32位。字长为32位即要求数据总线的宽度为32位，因此地址总线和数据总线的宽度都为32。

现代操作系统：

用户和硬件之间的访问必须通过操作系统。

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现代操作系统的特征：

1.多程序

• 要求能支持两道及以上的程序驻留内存，当某个作业被迫等待时（例如等待I/O操作），CPU有空就可以去执行程序

2.多任务，分时系统

• 作业要能及时得到CPU，响应用户的交互式操作
• 响应时间要尽可能小
• 如果有多个作业，需要CPU调度
• 虚拟内存管理技术，小内存也能运行大程序

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用户态和内核态

CPU提供Dual-mode机制，实现OS的自我保护

• 通过改变mode bit，分辨是处在用户态还是内核态，以此区分CPU是在执行用户代码还是内核代码

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api与system call

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操作系统的结构

层次化结构：

微内核结构：
思想：尽量把OS的功能模块转到用户态控件，保持最小的内核

有利因素：

• 容易升级微内核
• 容易移植操作系统到不同的CPU平台
• 更可靠
• 更安全

不利因素：

• 会造成用户态和内核态之间的通信频繁，性能开销大

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现代操作系统大多实现了内核模块机制。