操作系统清华同步笔记：定义概述+计算机内存和硬盘布局+启动流程顺序+中断、异常和系统调用

定义概述

• 从用户角度来看，操作系统是一个控制软件，用以管理应用程序，为应用程序提供服务，杀死应用程序等。
• 从内部文件角度来看，操作系统是一个资源管理器，用以管理外设，分配资源。
• 层次结构：操作系统位于硬件之上，应用程序之下，算是一个中间层。
• 如图，操作系统将以下的三个概念，抽象为上方的三个概念。

• 操作系统的特征：
  • 1、并发：计算机系统中同时存在多个运行的程序需要操作系统管理和调度。（注意区分并发和并行，并行要求多个CPU同时运行，而并发只是要求多个程序可以同时运行）
  •  2、共享 ：表面上是同时访问资源。实际上是在一个时间点上只有一个程序可以访问某一处资源。
  • 3、虚拟：硬件虚拟化，让用户觉得只有一个计算机专门为他服务。
  • 4、异步：程序的执行推进的速度不可预知。但是如果运行环境完全相同，那么操作系统给可以保证程序运行的结果也会相同。

启动

计算机内存和硬盘布局

一个最简单的计算机起码应该有：cpu、disk、内存、总线。

1. disk：硬盘，存放OS（即操作系统）和bootloader（一般位于硬盘的第一个扇区）。
2. bootloader：把OS的操作和数据从硬盘加载到内存里面去。
3. BIOS：基本I/O处理系统，功能为寻找显卡和执行BIOS。一般都处于固定的地址，开始地址为CS：0xf000，末地址为IP：fff0。（CS又称为段寄存器。IP又称为指令寄存器。）

启动流程：

插电后，BIOS首先进行自检，寻找显卡，检查外设是否存在问题。然后将bootloader从硬盘加载到内存上去。此时cpu的控制权转移到bootloader手上。随后bootloader把OS的操作和数据从硬盘加载到内存里面去，cpu的控制权转给os。

中断、异常和系统调用

1. 系统调用（来源于应用程序） 
   1. 异步/同步。（系统调用的发出请求时是同步的，返回响应时是异步的）
   2. 应用程序主动向操作系统发出服务请求。
   3. 响应：等待和持续。
2. 异常（来源于不良的应用程序）       
   1. 同步          
   2. 操作系统被迫去处理非法指令或情况(如：内存出错)
   3. 响应：杀死或重新执行意想不到的应用程序指令
3. 中断（来源于外设）             
   1. 异步   
   2. 来自不同的硬件设备的计时器和网络的中断
   3. 响应：持续，对用户是透明的。

异步：就是不知道什么时候会产生。同步：明确知道什么时候/情况下产生的。