第一章 操作系统引论 总结

一、操作系统的目标和作用

目标

• 方便性
• 有效性：（1）提高系统资源的利用率 （2）提高系统的吞吐率
• 可扩展性
• 开放性

作用

1. 用户与计算机硬件系统之间的接口
   
2. 计算机系统资源的管理者
   资源有四类：处理机、存储器、I/O设备、文件（数据和程序）
   • 处理机管理用于分配和控制处理机
   • 存储器管理负责内存的分配与回收
   • I/O设备管理负责I/O设备的分配（回收）与操纵
   • 文件管理用于实现对文件的存取、共享、保护
3. 实现了对计算机资源的抽象
   

二、操作系统的发展过程

单道批处理系统

• 缺点：系统中的资源得不到充分的利用

多道批处理系统

• 优缺点
  • 资源利用率高
  • 系统吞吐量大
  • 平均周转时间长
  • 无交互能力
• 操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合

分时系统

• 分时系统的特征
  • 多路性：系统允许将多台终端同时连接到一台主机上，并按分时原则为每个用户提供服务
  • 独立性：每个用户在各自的终端上进行操作，彼此之间互不干扰
  • 及时性：用户的请求能在很短的时间内得到响应
  • 交互性：用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话

实时系统

• 实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致的运行

三、操作系统的基本特性

1. 并发
   • 并发性指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生
   • 并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生
   • 进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位
2. 共享
3. 虚拟
4. 异步

并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征，它们又是互为存在的条件

四、操作系统的主要功能

处理机管理功能

1. 进程控制
2. 进程同步：加锁，最常用的机制是信号量机制
3. 进程通信
4. 调度：分作业调度、进程调度，都通过算法选择，不涉及硬件

存储器管理功能

1. 内存分配
2. 内存保护
3. 地址映射：在硬件的支持下完成
4. 内存扩充：借助虚拟存储技术，逻辑扩容

设备管理功能

1. 缓冲管理
2. 设备分配
3. 设备处理

文件管理功能

1. 文件存储空间的管理
2. 目录管理
3. 文件的读写管理和保护

五、OS结构设计

• 微内核并非一个完整的OS，只是将操作系统中最基本的部分放入微内核
  • 与硬件处理紧密相关的部分
  • 一些较基本的功能
  • 客户和服务器之间的通信

微内核的基本功能

1. 进程（线程）管理
   • 调度功能的机制部分
   • 进程（线程）之间的通信功能
   • 进程的切换
   • 线程的调度
   • 多处理机之间的同步
2. 低级存储器的管理
   • 页表机制
   • 地址变换机制
     （均依赖于硬件）
3. 中断和陷入处理
   1. 中断现场的保护
   2. 识别中断和陷入的类型