operating system

definition

控制应用执行，提供上层应用程序与底层硬件的接口。

User/Computer interface

os 需要安装在不同的 instruction set 上，设计实现接口与硬件交互。

os-interface: 向下提供支持，向上提供服务。

二进制接口：为所有应用程序提供接口，提供相应的程序的运行规定。

e.g. long 长整型，定义在二进制接口中。e.g. 对齐

关键接口

ISA：指令集结构ABI：二进制接口，库与操作系统levelAPI：应用程序接口

优化与设计

模块化，易于扩展和维护。

演变与发展

Serical Processing

ENIAC 1940s-1950s，控制通过硬连接。

冯.诺伊曼，进行改进。

simple batch system

将一些常用的操作整理成batch运行

e.g. IBM 7094 简单/单任务批处理系统

特有的处理指令：JCL

后面加入更多的扩展

内存保护timer （避免某个人物独占系统过久，任务调度）cpu mode 用户模式系统模式

mutliprogramming batch system

多道批处理系统

对比：

简单批处理系统，一次只能处理一个任务。（忙等待）

Time-Sharing System

能够更好的利用计算机资源，1960s。

将时间分为time slice，能够从一个工作快速切换到另一个工作。

与多道的批处理的区别

响应时间快很多cpu利用率降低（切换操作消耗）

Achievement

进程 processes

运行的实例（正在执行的状态）

组成

可运行的程序一系列的数据执行的Context（当前执行的状态）

指令：代码段数据：数据段Context: 内核或Stack

内存管理

basis work

Process isolation 进程隔离Automatic allocation and management 自动化分配管理内存 first fitbest fit…(os did)Support of modular programming （模块化程序设计）Protection and access control （保存和存取控制）Long-trem storage （长期存储）

VM

Virtual Memory

process -> MMU(Memory Mapping Unit) -> …

paging

进程被分成一个个等大的存储块，成为page

虚拟地址是由一个page number和offset组成。

信息保护和安全

有效保密数据完整性认证

调度与资源管理

公平性，使得优先级相似的进程访问资源的公平性。有差别响应高效性，单位时间里完成工作的量最大

系统结构

模块化微内核多线程对称多进程（Symmetric multiprocessing）