生活不易，开始（复习）预习，在胆子大旷了大半个学期的OS，是时候跟着MOOC来赎罪了。
操作系统的功能
计算机系统的四个组成部分：硬件，操作系统，应用程序，用户。
操作系统的核心目标：运行用户程序。
操作系统多样化的原因：不同的用户，不同的应用场景，对操作系统有不同的要求。
从用户视角来看，主要目的是更方便地使用计算机，从系统的视角来看，可将操作系统看作资源分配器，主要目的是更高效地使用计算机。
操作系统并没有明确的定义，比较公认的定义是操作系统是一直运行在计算机上的程序（内核）。
计算机系统的组成
一个或多个CPU和若干设备控制器，通过公用总线相连而成，总线提高了共享内存的访问。
CPU与设备控制器可并发执行，并竞争访问内存。
每个设备控制器有一个本地缓冲，CPU在内存和本地缓冲之前传输数据，I/O控制器在设备和本地缓冲之间传输数据。
中断：当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行，转而执行处理新情况的程序和执行过程。
中断服务程序是执行中断处理的代码，而中断向量是中断服务程序的入口地址。
操作系统是中断驱动。
系统启动流程：引导程序（如UNIX的init）在打开电源或重启时会被装载入内存并运行。
操作系统的结构
多道程序设计：在内存中同时存在多道作业，在管理程序控制下穿插进行。
多道程序设计的目的：提高CPU利用率，充分发挥计算机系统部件的并行性，
并行：两个或者多个作业在用一时刻运行。并发：两个或多个作业在同一时间间隔内依次运行。现已不严格区分。
分时系统是多道程序设计的自然延伸，要求计算机系统是可交互的。
分时系统是一种联机的多用户交互式的操作系统，一般采用时间片（将一段CPU时间按照固定单位分割）轮转方式使得一个计算机为多个用户服务，在单位时间能，每个用户获得一个时间片并运行，保证了用户获得极小的响应时间（通常小于1秒），并提供交互能力。
操作系统的类型
大型机（如IBM AIX，HP-Unix），桌面系统（如Windows，Linux），移动系统（如Apple IOS，Android）。
嵌入式系统:完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，应用于工业控制，交通管理，信息家电等。
分布式系统（松耦合系统）：通过网络通信，没有真正意义上的分布式系统，如P2P系统，客户机-服务器系统。
多处理器系统：有多个紧密通信的处理器的系统，属于并行系统，紧耦合系统。多个处理器共享计算机总线，时间，内存和外设，优点是增加吞吐量，节省资金，增加可靠性。
多处理器系统分有，对称多处理SMP，每个处理器运行操作系统的相同副本，许多程序可以立即运行而不会降低性能。非对称多处理ASMP，各个处理器不对等，一个主处理器，多个从处理器，一般用于特定场景，如游戏，通信等，不适合PC，适合手机等要求功耗的设备。
集群系统：通过专用网络连接一群计算机，把这些计算机虚拟化成一台超级计算机供用户使用。优点是高性能，低成本，高可扩展性，高可靠性。
神威太湖之光天下第一。
操作系统操作和功能
操作系统双重模式：用户模式（监视模式），内核模式（特权模式），由硬件特供模式位。用于解决程序运行中的问题，如除零，死循环等。
特权指令：可能引起系统崩溃的指令，只能运行在内核模式。用户程序通过系统调用的方式使用特权指令。
I/O保护：为了防止用户程序执行非法I/O操作，所有I/O指令都是特权指令。
内存保护：防止内存非法访问，采用存储保护机制，由硬件支持。例子：基址寄存器，限长寄存器。
定时器：在一定的时间后发生中断，CPU控制权返回操作系统，有固定时间和可变时间计时器，利用时钟和计数器实现，用于防止用户程序死循环或不调用系统服务，使得操作系统不能获得CPU控制权，无法管理系统。
进程管理：运行程序。进程是一个执行中的程序。具体内容：创建和删除用户进程和系统进程，暂停和恢复进程，提高进程同步，进程通信，死锁处理机制。
内存管理：程序运行必需的存储设备。CPU只能直接访问寄存器，高速缓存和内存。提供内存分配，内存回收，地址转换，共享和保护等功能。
文件管理：解决信息在计算机中存储问题。以文件为单位，以目录为组织方式创建文件系统。内容：文件逻辑结构，文件物理结构，目录，文件检索方法，文件操作等。
I/O设备管理：管理种类繁多的各种I/O设备，解决计算机中信息的输入和输出问题。关键是设备的无关性。所有物理设备按照物理特性抽象成逻辑设备，应用程序针对逻辑设备编程与物理设备无关。内容设备管理，设备驱动。
MOOC单元作业的一道题：
1、有两个进程P1和P2，它们执行的过程如下(假设CPU和I/O执行采用同步模式)：
P1: 10秒CPU操作、20秒I/O操作（设备1）、5秒CPU操作、10秒I/O操作（设备2）、5秒CPU操作、结束
P2: 20秒I/O操作（设备1）、10秒CPU操作、15秒I/O操作（设备2）、10秒CPU操作、结束
（1）如果进程P1和P2顺序执行，请画出进程P1和P2执行情况图；
（2）如果进程P1和P2并发执行，请画出进程P1和P2执行情况图；
（3）分别计算在（1）和（2）情况下，CPU的利用率、设备1和设备2的利用率。
来源：https://www.cnblogs.com/LMCC1108/p/11935236.html