操作系统是管理计算机资源并为用户提供服务的系统软件，作为硬件与应用软件之间的接口，操作系统起着承上启下的作用。

计算机系统大体上可以分为三个部分：硬件、系统软件和应用软件。硬件是所有软件运行的物质基础。

操作系统是最重要的系统软件，是管理计算机系统资源、控制程序执行的系统软件。

操作系统的主要目标：管理系统资源、提高系统效率、方便用户使用、增强机器功能、构筑开放环境

操作系统的核心任务：管理计算机系统中的资源

操作系统作为资源管理器管理的硬件资源：处理器管理、存储器管理、设备管理

处理机管理：处理机是最重要的硬件资源，所有软件的执行和系统功能的实现都依赖于处理机

操作系统担负的存储管理任务：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充

设备管理：设备管理的主要任务是进行各类外围设备的调度与管理，协调各个用户提出的I/O请求，提高各I/O设备操作与处理机运行的并行性，提高处理机和I/O设备的利用率。设备管理还提供各种设备的设备驱动程序，向用户屏蔽硬件使用细节。

操作系统的特性：

并发性：为了提高系统资源利用率，多任务系统采用并发技术消除计算机系统中部件和部件之间的相互等待。

共享性：多个并发执行的程序需要共享系统中的硬件资源和信息资源。

随机性：在多道程序环境中，随机性是显而易见的。

处理机状态控制：为了支持操作系统的特权，中央处理机需要知道当前执行的程序是操作系统代码还是一般用户程序代码。为此，处理机中设置了状态标志。

特权指令：为了防止用户程序执行有关资源管理的机器指令从而破坏系统正常工作状态，在多任务环境中，通常把指令系统中的指令分为：特权指令和非特权指令。

程序状态字和程序执行现场：为了记录计算机系统当前的工作状态，需要专门设置程序状态字（PSW)用于控制指令的执行并存储与程序有关的系统状态。

程序状态寄存器保存的信息通常包括以下几类：

当前正在执行的指令地址，这由程序计数器给出。

状态条件码表示指令执行结果的状态特征。

处理机状态指明当前的处理机状态。

控制标志能够影响某些指令执行方式的一些标志位。

中断机制：

现代的计算机系统都支持中断（异常）。通过检测中断源并进行中断响应，中断机制提供了一种程序随机切换的方式。

计算机工作时可能随机发生软件或硬件故障，时间相对于CPU的指令执行是完全随机的。一旦发生故障，应由CPU执行中断处理程序进行处理。

存储管理：系统硬件通过存储管理部件支持操作系统实现多级存储体系和存储保护功能。

程序是静态实体。

进程是动态实体，是执行中的程序。进程不仅仅包含程序代码，也包含了当前的状态和资源。

进程的状态：创建进程、就绪进程、运行进程、阻塞进程、终止进程

系统中可能有多个进程处于创建、就绪、阻塞和终止等状态，但是处理机在任意时刻只能运行一个进程。

进程管理块PCB（Process Control Block)：为了管理和控制进程，操作系统必须保存与每个进程有关的状态等信息。为此，操作系统为每个进程设置一个PCB。PCB中记录了操作系统所需要的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。

处理机调度的实现：为了调度的方便，操作系统会建立并维护若干个进程队列。每个队列均用于维护一个等待某些资源的进程的列表。

交换技术：由换入和换出两个过程组成。换入过程将外存交换区的数据和程序代码换至内存，换出反之。

分页技术：虚拟存储器（虚存）

cache的替换全部靠硬件实现，而虚拟存储器的替换有操作系统的支持。

《计算机组成原理》-读书笔记（九）操作系统支持