operating system ----5
1.什么是操作系统？
管理计算机硬件与软件资源的计算机程序
2.操作系统的主要功能？
资源管理，程序控制和人机交互
3.软件访问硬件的几种方式？
软件访问硬件其实就是一种 IO 操作，软件访问硬件的方式，也就是 I/O 操作的方式有哪些。
硬件在 I/O 上大致分为并行和串行，同时也对应串行接口和并行接口。
随着计算机技术的发展，I/O 控制方式也在不断发展。选择和衡量 I/O 控制方式有如下三条原则
（1） 数据传送速度足够快，能满足用户的需求但又不丢失数据；
（2） 系统开销小，所需的处理控制程序少；
（3） 能充分发挥硬件资源的能力，使 I/O 设备尽可能忙，而 CPU 等待时间尽可能少。
根据以上控制原则，I/O 操作可以分为四类
直接访问：直接访问由用户进程直接控制主存或 CPU 和外围设备之间的信息传送。直接程序控制方式又称为忙/等待方式。
中断驱动：为了减少程序直接控制方式下 CPU 的等待时间以及提高系统的并行程度，系统引入了中断机制。中断机制引入后，外围设备仅当操作正常结束或异常结束时才向 CPU 发出中断请求。在 I/O 设备输入每个数据的过程中，由于无需 CPU 的干预，一定程度上实现了 CPU 与 I/O 设备的并行工作。
上述两种方法的特点都是以 CPU 为中心，数据传送通过一段程序来实现，软件的传送手段限制了数据传送的速度。接下来介绍的这两种 I/O 控制方式采用硬件的方法来显示 I/O 的控制
DMA 直接内存访问：为了进一步减少 CPU 对 I/O 操作的干预，防止因并行操作设备过多使 CPU 来不及处理或因速度不匹配而造成的数据丢失现象，引入了 DMA 控制方式。
通道控制方式：通道，独立于 CPU 的专门负责输入输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。有自己的通道指令，这些指令由 CPU 启动，并在操作结束时向 CPU 发出中断信号。
4.操作系统的主要目的？
操作系统是一种软件，它的主要目的有三种
(1) 管理计算机资源，这些资源包括 CPU、内存、磁盘驱动器、打印机等。
(2) 提供一种图形界面，就像我们前面描述的那样，它提供了用户和计算机之间的桥梁。
(3) 为其他软件提供服务，操作系统与软件进行交互，以便为其分配运行所需的任何必要资源。
5.操作系统的种类？
Windows、macOS 和 Linux。
6.操作系统结构有哪些？
单体系统:
分层系统:
微内核:
客户-服务器模式:
7.什么是用户态和内核态？
用户态和内核态是操作系统的两种运行状态。
内核态：处于内核态的 CPU 可以访问任意的数据，包括外围设备，比如网卡、硬盘等，处于内核态的 CPU 可以从一个程序切换到另外一个程序，并且占用 CPU 不会发生抢占情况，一般处于特权级 0 的状态我们称之为内核态。
用户态：处于用户态的 CPU 只能受限的访问内存，并且不允许访问外围设备，用户态下的 CPU 不允许独占，也就是说 CPU 能够被其他程序获取。
那么为什么要有用户态和内核态呢？
这个主要是访问能力的限制的考量，计算机中有一些比较危险的操作，比如设置时钟、内存清理，这些都需要在内核态下完成，如果随意进行这些操作，那你的系统得崩溃多少次。
8.用户态和内核态是如何切换的？
所有的用户进程都是运行在用户态的，但是我们上面也说了，用户程序的访问能力有限，一些比较重要的比如从硬盘读取数据，从键盘获取数据的操作则是内核态才能做的事情，而这些数据却又对用户程序来说非常重要。所以就涉及到两种模式下的转换，即用户态 -> 内核态 -> 用户态，而唯一能够做这些操作的只有 系统调用，而能够执行系统调用的就只有 操作系统。
9.什么是内核？
在计算机中，内核是一个计算机程序，它是操作系统的核心，可以控制操作系统中所有的内容。
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