操作系统 OS [绪论]

1.绪论

操作系统的地位：紧贴硬件之上，并在所有其他软件之下。提供其他软件的支撑环境，是计算机资源的管理者。

1.1 操作系统的概念

裸机在最里层，外面是操作系统，各种实用程序应用程序运行在操作系统之上。

裸机 + 操作系统 = 虚拟机 (扩展机) 在裸机的基础之上进行扩展的

操作系统 (OS) 是管理和控制计算机系统中各种硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程的系统软件，是用户与计算机之间的接口

• 系统软件，一整套程序
• 基本职能
• 为用户提供友好、可靠、安全的服务

(1)资源管理者 管理对象: (CPU、存储器、外部I/O设备、信息)
管理内容: 资源当前状态、资源分配、回收和访问操作、相应管理策略
(2) 用户与计算机硬件之间的接口 系统命令 系统调用
(3) 作为虚拟机 扩展机 (设备管理，文件管理，存储管理，处理机管理，用户接口，作业管理，进程管理)

1.2 操作系练的历史

(1) 手工操作阶段

电子管 利用率低 手工操作较慢计算机计算高速度

(2) 单道批处理阶段 自动性 顺序性 单道性 (系统资源的利用率不高)

晶体管 作业执行序列(一个专门的监督程序自动一次处理) 联机批处理 脱机批处理(卫星机)

通道：用于控制 I/O 设备与主存间的数据传输
中断：CPU 在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中断事件，处理完毕后回到原来断点继续工作

(3) 多道批处理系统 集成电路 多道性 无序性 调度性

在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替执行，这些作业共享 CPU 和系统其他资源。 内存中同时存放几道独立的程序，宏观上并行，微观上串行。

多道程序系统 与多处理系统 区别:
多个程序同时在内存中交替运行
配置多个 CPU 处理器

资源利用率高 作业吞吐量大
用户交互性差 作业周转时间长 （对于单个作业而言所需时间变长）

(4) 分时系统
多个用户共享使用同一台计算机或者多个程序分时共享硬件和软件资源

(5) 实时系统
相应时间段、系统可靠性和安全性较高

1.3 操作系统的基本类型

1.批处理操作系统

用户脱机使用计算机，作业成批处理，多道程序运行 资源利用率高 系统吞吐量达 等待时间长，无交互能力

2.分时操作系统

多路性 独立性 交互性

3.实时操作系统

即时响应 高可靠性

4.个人计算机操作系统

单用户使用的个人计算机

5.网络操作系统

网络通信和网络服务功能

6.分布式操作系统

1.4 操作系统的功能

1.存储管理

提高利用率、方便用户使用、提供足够的存储空间 存储分配和回收、存储保护、地址映射、内存扩充

2.处理机管理

作业和进程调度、进程控制、进程同步、进程通讯

3.设备管理

分配和回收设备 提高IO设备利用率

缓存管理 设备分配和回收 设备处理 设备独立性

4.文件管理

软件资源的存储共享保密和保护

文件存储空间管理 目录管理 文件读写和存取控制 文件操作的一般管理

5.用户接口

命令接口 程序接口(编程接口)

1.5 操作系统的特征

并发: 两个或两个以上时间或者活动在同一时间间隔内发生 (进程)

• 多道程序处理宏观上并发，微观上交替执行(单处理器条件下)
• 程序的静态实体是可执行文件，动态实体是进程(任务)，并发指的是进程

共享: 互斥共享 同时访问

• 同一资源可被多个并发执行的进程所使用

虚拟：物理上的一个实体编程逻辑上的多个对应物

异步：不确定性，进程的执行顺序和执行时间的不确定性

1.6 操作系统的结构