2011年計算機等級考試三級網(wǎng)絡技術學習要點(2)

　　第二章 操作系統(tǒng)

　　軟件是為了使用戶使用并充分發(fā)揮計算機性能和效率的各種程序和數(shù)據(jù)的統(tǒng)稱。 軟件又分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件是所有用戶使用的為了解決用戶使用計算機而編制的程序。 應用軟件是為解決某特定的問題而編制的程序。 操作系統(tǒng)是硬件與所有其他軟件之間的接口，而且是整個計算機系統(tǒng)的控制和管理中心。

　　操作系統(tǒng)兩個重要作用：

　　1 管理系統(tǒng)中各種資源。所有硬件部分稱為硬件資源。而程序和數(shù)據(jù)等信息成為軟件資源。

　　2 為用戶提供良好的界面。

　　操作系統(tǒng)的特征：1 并發(fā)性。是在計算機系統(tǒng)中同時存在多個程序，宏觀上看，這些程序是同時向前推進的。在單CPU上，這些并發(fā)執(zhí)行的程序是交替在CPU上運行的。 程序并發(fā)性體現(xiàn)在兩個方面：①用戶程序與用戶程序之間的并發(fā)執(zhí)行。②用戶程序與操作系統(tǒng)程序之間的并發(fā)。 2 共享性。資源共享是操作系統(tǒng)程序和多個用戶程序共用系統(tǒng)中的資源。 3 隨機性。隨機性指：操作系統(tǒng)的運行是在一個隨機的環(huán)境中，一個設備可能在任何時間向處理機發(fā)出中斷請求，系統(tǒng)無法知道運行著的程序會在什么時候做什么事情。 沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機。 操作系統(tǒng)是硬件的第一層軟件擴充。

　　操作系統(tǒng)的功能：

　　1 進程管理：主要是對處理機進行處理。隨著系統(tǒng)對處理機管理方法不同，其提供的作業(yè)處理方式也不同，例如有批處理方式，分時方式和實時方式。 2 存儲管理：主要是管理內(nèi)存資源。當內(nèi)存不夠的時候，解決內(nèi)存擴充問題，就是內(nèi)存和外存結(jié)合起來的管理，為用戶提供一個容量比實際內(nèi)存大的多的虛擬存儲器，這是操作系統(tǒng)的存儲功能的重要任務。 3 文件管理。系統(tǒng)中的信息資源是以文件的形式存放在外存儲器上的。 4 設備管理。設備管理是計算機系統(tǒng)中除了CPU和內(nèi)存外的所有輸入，輸出設備的管理。 5 用戶和操作系統(tǒng)的接口。

　　操作系統(tǒng)的分類： 1 批處理操作系統(tǒng)。 兩個特點：一是多道，一是成批。多道是系統(tǒng)內(nèi)同時容納多個作業(yè)，這些作業(yè)存放在外存中 ，組成一個后備作業(yè)序列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)中選取一個或多個作業(yè)放入內(nèi)存中運行，運行作業(yè)結(jié)束并退出運行和后備作業(yè)進行運行均由系統(tǒng)自動實現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流。而成批是系統(tǒng)運行中不允許用戶和他的作業(yè)發(fā)生交互關系。 批處理系統(tǒng)追求的目標是提高系統(tǒng)資源利用率和大作業(yè)吞吐量以及作業(yè)流程的自動化。

　　2 分時系統(tǒng)。 分時系統(tǒng)允許多個用戶同時連機使用計算機。

　　操作系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)的方式處理每個用戶的服務請求。

　　特點：①多路性。②交互性。又叫交互操作系統(tǒng)。③獨立性。④及時性。分時系統(tǒng)性能的主要指標之一的是響應時間，是從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)與應答的時間。 通常計算機系統(tǒng)采用批處理和分時處理方式來為用戶服務。時間要求不強的作業(yè)放入后臺批處理處理，需要頻繁交互的作業(yè)在前臺分時處理。

　　3 實時系統(tǒng)。 系統(tǒng)能夠及時響應隨機發(fā)生的外部事件，并在嚴格的時間范圍內(nèi)完成對該事件的處理。實時系統(tǒng)作為一個特定應用中的控制設備來使用。 分為兩類：①實時控制系統(tǒng)。②時信息處理系統(tǒng)。特點：及時響應和高可靠性。

　　4 個人計算機操作系統(tǒng)。個人計算機操作系統(tǒng)是一個聯(lián)機交互的單用戶操作系統(tǒng)，它提供的聯(lián)機交互功能與分時系統(tǒng)所提供的功能很相似。 5 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。 計算機網(wǎng)絡是通過通信設施將地理上分散的具有自治功能的多個計算機系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換，資源共享，互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)就是在原來的各自計算機系統(tǒng)操作上，按照網(wǎng)絡體系結(jié)構的各個協(xié)議標準進行開發(fā)，使之包括網(wǎng)絡管理，通信，資源共享，系統(tǒng)安全和多種網(wǎng)絡應用服務的操作系統(tǒng)。 6 分布式操作系統(tǒng)。

　　研究操作系統(tǒng)的幾種觀點：1 從資源管理觀點：把操作系統(tǒng)分為處理機管理，存儲管理，設備管理，文件管理，用戶與操作系統(tǒng)的接口等5個主要部分。2 虛機器觀點：用戶不再直接使用硬件機器，而是通過操作系統(tǒng)來控制和使用計算機，從而把計算機擴充為功能更強，使用更加方便的計算機系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的全部功能，稱為操作系統(tǒng)虛機器。

　　操作系統(tǒng)所涉及的硬件環(huán)境：1 特權指令與處理機狀態(tài)。特權指令和非特權指令。特權指令是只允許操作系統(tǒng)使用，而不允許一般用戶使用的指令。非特權指令之處的指令稱為非特權指令，非特權指令的執(zhí)行不影響其他用戶以及系統(tǒng)。 2 CPU狀態(tài)。 CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)程序和用戶程序。 CPU的狀態(tài)屬于程序狀態(tài)字PSW的一位。大多數(shù)計算機系統(tǒng)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài)。 管態(tài)又叫特權態(tài)，系統(tǒng)態(tài)或核心態(tài)。CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。通常，操作系統(tǒng)在管態(tài)下運行。 目態(tài)又叫常態(tài)或用戶態(tài)。機器處于目態(tài)時，程序只能執(zhí)行非特權指令。用戶程序只能在目態(tài)下運行，如果用戶程序在目態(tài)下執(zhí)行特權指令，硬件將發(fā)生中斷，由操作系統(tǒng)獲得控制，特權指令執(zhí)行被禁止，這樣可以防止用戶程序有意或無意的破壞系統(tǒng)。從目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)的唯一途徑是中斷。從管態(tài)到目態(tài)可以通過修改程序狀態(tài)字來實現(xiàn)，這將伴隨這由操作系統(tǒng)程序到用戶程序的轉(zhuǎn)換。

　　中斷機制：中斷機制是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的基礎設施之一，它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡作用，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的響應和處理。 中斷是實現(xiàn)多道程序設計的必要條件。 中斷是CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件作出的一種反應。 引起中斷的事件稱為中斷源。中斷源向CPU提出處理的請求稱為中斷請求。發(fā)生中斷時被打斷程序的暫停點成為斷點。CPU暫停現(xiàn)行程序而轉(zhuǎn)為響應中斷請求的過程稱為中斷響應。處理中斷源的程序稱為中斷處理程序。CPU執(zhí)行有關的中斷處理程序稱為中斷處理。而返回斷點的過程稱為中斷返回。 中斷的實現(xiàn)實行軟件和硬件綜合完成，硬件部分叫做硬件裝置，軟件部分成為軟件處理程序。

　　中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。

　　一般將中斷源分為兩大類：強迫性中斷和自愿性中斷。

　　強迫性中斷是正在運行的程序所不期望的，它們是或發(fā)生，何時發(fā)生事先無法預料，因而運行程序可以在任意位置處被打斷。

　　中斷類型：1 輸入輸出中斷:這是來自通道或外部設備的中斷。2 硬件故障中斷 3 時鐘中斷，如硬件時鐘到時。 4 控制臺中斷，如系統(tǒng)控制員通過控制臺發(fā)出命令。 5 程序性中斷

　　自愿性中斷是正在運行的程序有意識安排的，通常是由于程序員在編制程序時，因要求操作系統(tǒng)提供服務而有意使用訪管指令或系統(tǒng)調(diào)用，從而導致中斷的，所以又稱其為訪管中斷。 系統(tǒng)為每類中斷設置一個中斷處理程序。每個中斷處理程序都有一個入口地址PC及其運行環(huán)境PSW，它們被稱為中斷向量，保存在內(nèi)存中固定的單元。 中斷響應是解決中斷的發(fā)現(xiàn)和接受問題，是由中斷裝置完成的。中斷響應是硬件對中斷請求作出響應的過程，包括識別中斷源，保留現(xiàn)場，引出中斷處理程序等過程。 CPU每執(zhí)行完一條指令，便去掃描中斷寄存器，查詢有無中斷請求。若有中斷請求，則通過交換中斷向量進入中斷處理程序，這就是中斷響應。

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