【操作系统】操作系统特征与功能


操作系统是计算机系统中 最基本系统软件

操作系统——特征

  1. 并发
    同一时间间隔内,系统中同时存在多个运行中的程序,也就是所说的并发执行,打开任务管理器,在进程一栏中,我们可以看见多个不同类型的程序同时处于运行的状态。

这里需要注意的是 同一时间间隔(并发)同一时刻(并行) 之间的区别:

正所谓外行看热闹,内行看门道。上面所说的多个不同类型的程序同时处于运行的状态,正是我们在任务管理器里宏观看到的,但是实际上每个时刻单处理机环境下都只能有一道程序进行,所以操作系统的并发性是通过分时得以实现的,并不是我们看到的同时刻运行。

  1. 共享
    资源共享,系统中的资源可供内存中多个并发进程共同使用,共享方式主要分为两类:
    ①互斥共享方式
    某些特定的资源,如果同时使用会造成输出混乱,因此在一时间段内只允许由一个进程访问资源。eg:打印机……
    ②同时访问方式
    有一类资源在一段时间内可被多个进程"同时"访问,这里说的同时还是上面说的分时的意思,进程交替地对资源进行访问,即分时共享。eg:磁盘设备

以上两种特征并发共享是操作系统最基本的特征,互为存在的条件:
1)资源共享以程序并发为前提,只有程序并发,才存在共享的问题;
2)如果不能合理地进行资源共享,也会影响并发的进行。

  1. 虚拟
    顾名思义,将一个实体转换成逻辑上的对应物,用于实现虚拟的技术,称为虚拟技术操作系统中使用了多种虚拟技术来实现虚拟处理器虚拟内存虚拟外设等。
    虚拟处理器技术是通过多道程序设计技术,采用多道程序并发执行方法来分时使用一个处理器的,所以一个处理器可以供多个用户(终端)使用。
    综上所述:操作系统虚拟技术可以分为 时分复用技术(eg:分时共享), 空分复用技术(eg:虚拟存储器)

  2. 异步
    多道程序环境可以允许多个程序并发执行,但因为资源有限,进程的执行并不连贯(eg:就像我们所说的运行内存,超出这个上限,打开的进程就会以出队列顺序被强行终止),以不可预知的速度向前推进。
    异步会导致操作系统运行在一个随机的环境下,可能导致进程产生与时间有关的错误,但只要环境相同就不会产生该种错误。

操作系统——功能

举例:用户就像雇主(给工人下命令),操作系统就像工人(接收命令,操纵机器),计算机就像机器(由处理机、存储器、设备和文件几个设备组成),工人(扩充机器)接收命令(接口),机器开始运转功效。

  1. 计算机系统资源管理者
    ①处理机管理
    多种环境下,处理机的分配和运行都以进程(或线程)为单位,所以处理机管理也可以说成进程管理,包括进程控制进程同步进程通信死锁处理处理机调度等。
    ②存储器管理
    为多道进程的运行提供良好环境。方便客户使用,提高内存利用率,主要功能包括:内存分配与回收地址映射内存保护内存共享内存扩充等。
    ③设备管理
    主要完成用户的I/O请求,方便客户使用,提高设备利用率,主要包括:缓冲管理设备分配设备管理虚拟设备等。
    ④文件管理
    计算机中的信息都是以文件形式存在的,操作系统中文件系统负责文件管理。文件管理包括:文件存储空间管理目录管理文件读写管理
  2. 用户与计算机硬件系统之间的接口
    为了方便用户的使用,操作系统还提供了用户接口,其中用户接口主要分为两类
    1)命令接口
    使用命令接口进行作业控制主要有两种方式:
    ①联机控制方式
    ②脱机控制方式

    按照作业控制方式可以将命令接口分为:
    ①联机命令接口(交互式命令接口)
    ②脱机命令接口(批处理命令接口)
    2)程序接口
    由一组系统调用(广义指令)组成,用户通过程序接口请求调用需求的资源。
  3. 扩充机器
    没有任何软件支持的计算机叫裸机在计算机最里边,外边是操作系统,操作系统加强并丰富了裸机的功能,通常把覆盖软件的机器称为虚拟机(JVM)

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