"了解操作系统结构、运行模型与用户接口 | Lecture 3"

本次操作系统课程的第三讲主要内容涉及操作系统的结构、运行模型以及用户界面。通过学习本讲的课件，我们能够了解到典型操作系统的结构、运行模型以及系统调用和用户使用操作系统的界面，这对我们在操作系统领域的深入学习和研究具有重要意义。在本讲中，重点与难点涉及操作系统内核嵌入用户进程执行模型、命令解释器及系统调用实现。作业安排方面，我们需要了解操作系统内核的主要功能模块以及微内核运行模型中原来在内核的功能中哪些功能在微内核中实现，哪些由用户态运行的进程实现。此外，我们还需要理解系统调用和用户级的函数调用的差别，以及中断/异常的结构和分类以及中断/异常的响应和处理过程。 首先，我们来了解操作系统内核的主要功能模块。操作系统内核通常包括进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动等功能模块。如果采用微内核运行模型，原来在内核的功能中的一部分功能会被移到微内核中实现，而另一部分功能会由用户态运行的进程实现。这样可以使得内核更加精简高效，同时也提高了系统的可维护性和可扩展性。 其次，我们需要了解系统调用和用户级的函数调用的差别。系统调用是操作系统提供给用户程序的接口，用户程序通过系统调用请求操作系统提供相应的服务。而用户级的函数调用则是用户程序自己实现的函数，直接在用户态进行调用。系统调用和用户级的函数调用最大的差别在于执行权限，系统调用是操作系统提供的接口，涉及到核心资源和权限的访问，因此需要在内核态进行执行；而用户级的函数调用则是在用户态进行执行，无法直接访问核心资源。 接下来，我们来了解中断/异常的结构和分类以及中断/异常的响应和处理过程。中断和异常是操作系统中常见的事件处理机制。中断是与正执行指令无关的事件，可以是外部事件（如I/O中断、时钟中断等）或者内部事件（如系统调用、页面错误等）；而异常是与正执行指令有关的事件，例如算术溢出、除零异常等。在处理中断/异常时，操作系统需要先保存当前程序的执行现场，然后分析中断/异常的原因，最终转入相应的中断/异常处理程序进行处理。这个过程是操作系统对中断/异常进行快速响应和有效处理的重要保障。 通过学习本讲的课件，我们对操作系统的结构、运行模型和用户界面有了更加清晰的认识。同时，我们也对操作系统内核的主要功能模块、系统调用和用户级函数调用的差别，以及中断/异常的结构和响应处理过程有了更深入的理解。这对我们今后深入学习和研究操作系统以及在实际应用中具有重要的指导意义。