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1、操作系统的概念
计算机系统自上而下可区分为：（从操作系统的角度）
- 硬件
- 操作系统
- 应用程序
- 用户
计算机系统的概述：
在计算机中的CPU、内存、输入/输出设备等硬件，提供了基本的计算机资源；应用程序等规定了按何种方式来使用这些资源来为用户服务； 操作系统控制和协调各用户程序对硬件的分配和调用。
所以操作系统是：指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，合理地组织调度计算机地工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的集合，计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展形成的，它是计算机系统中最基本的系统软件。
2、操作系统的特征：
基本特征包含：
- 并发
- 共享
- 虚拟
- 异步
2.1 并发（Concurrence）
并发是指两个是或者多个事件在同一时间间隔内发生，操作系统的并发性是指计算机操作系统中同时存在多个运行着的程序，因为操作系统具有处理和调度多个程序同时执行的能力，在操作系统中引入进程的目的就是使程序能够并发执行
需要区分的概念:
- 并发：指的是同一时间间隔，操作系统的并发是在多道程序环境下，一段时间内宏观上是多个到程序在同时运行，微观上来说，在一个很小的时刻中单处理机环境下实际只能有一道程序在执行，因此，从微观的角度来看，这些程序实在分时地交替执行（操作系统地并发性是通过分时得以实现的）
- 并行：指的是同一时刻（时间点），系统具有同时运行或者操作的的特性，在同一时刻，完成两种或者两种以上的工作，并行需要相关硬件的支持，如多流水或者多处理机硬件环境
2.2 共享（Sharing）
资源共享即共享，指定的是系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程使用，共享可分为以下两种共享：
- 互斥的共享：
系统中的某些资源（打印机、输入设备（键盘等））虽然可以提供多个并发执行的进程共同使用，但是为了使用这些资源或者记录不造成混淆，规定了在一段时间段内只运行
一个进程访问该资源。
解释：
当一个访问某资源时，必须先提出请求，如果该资源空闲，系统就可以将该资源分配给请求的进程，当其它进程来访问该资源时，发现已经有一个进程在使用了，就必须等待，只有正在使用该资源的进程访问完并释放资源后，系统才允许将空闲下来的该资源再分配后来的进程使用，这种共享方式就是互斥共享。
我们通常把一段时间内只允许一个进程分文的资源称之为 临界资源或独占资源。操作系统中的大多数设备、以及某些软件中所使用的栈、变量、和表格都属于临界资源。
- 同时访问方式：
系统中还有另一类资源，允许一段时间内dogged进程“同时”对他们进行访问，这里所谓的“同时”往往是宏观上的，而再微观上，这些进程可能是交替的对该资源进行访问，
即“分时贡献”，典型的可供多个进程同时访问的资源就是磁盘资源，一些可重入编码写的文件也可以被同时挂面，即各个用户同时访问该文件。
两种方式的注意点：
互斥共享：是因为一种资源在一段时间内（即使时间很短）只能满足一个请求，否则就会出现严重的问题。
同时访问的共享：一般是一个请求分几个时间片段完成的效果，和连续完成的效果相同。
2.3 虚拟
虚拟是指把一个物理上的实体编程若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）式是实际存在的，后者是虚拟的，是感觉上的事物，用于实现虚拟的技术，即虚拟技术，在操作系统中利用了 多种虚拟技术，分布式实现虚拟处理器、虚拟内存、和虚拟外部设备等。
在虚拟处理器技术上，是通过多道程序设计技术，让多道程序并发执行的方法，来分时使用一个CPU的。即虽然只有一个处理器，但它能同时为多个用户服务，使得每个终端用户都感觉到有一个CPU
在专门为用户自己服务一样。
利用多道程序设计技术，把一个物理的上的cpu虚拟为多个逻辑上的CPU，称为虚拟处理器。类似的还有虚拟存储器技术、虚拟设备技术等。
操作系统的虚拟技术可以归纳为：时分复用技术（如处理器的分时共享）、空分复用技术（虚拟集存储器等）
2.4 异步（Asynchronism）
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但因为资源有有限，进程的执行不是一步贯彻到底的，而是走走停停的，以不可预设的速度向前推进，这就是进程的异步性。
异步性使得操作系统运行在一种随机的环境下，可能导致进程产生与时间有关的错误。但是只要运行环境相同，操作系统必须保证多次运行的进程，都获得相同的结果。
3、操作系统的目标和功能
- 为给多道程序提供良好的运行环境，操作系统应具有的功能：处理机(CPU)管理、 存储器管理、 设备管理和文件管理。
- 为了方便用户使用操作系统，还必须向用户提供接口，同时操作系统可用来拓展机器，以提供更方便的服务，更高的利用效率。
3.1 资源管理
处理机管理：
在多道程序环境下，处理机的分配和运行都是以进程（或线程）为基本单位，因此对处理机（CPU）的管理可归结为对进程的管理。并发时，在计算机内同时运行多个进行，所以进程何时创建、何时运行、何时撤销，如何管理、如何避免冲突、合理共享cpu资源，就是进程管理中的最主要任务。
进程管理的主要功能有： 进程控制、进程同步、 进程通信、死锁处理、处理机调度等
存储器管理：
存储管理是为了给多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用以及提高内存的利用率，主要是内存分配、地址映射、内存保护与共享、内存扩充等功能。
文件处理：
计算机中的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统。文件管理包含文件存储空间的管理、目录管理以及文件读写管理和保护等。
设备管理：
设备管理的主要任务是完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率，主要是缓存管理、设备分配、设备处理和虚拟设备等技术。
3.2 操作系统作为用户和计算硬件系统之间的接口：
为了方便用户使用计算机，操作系统还提供了用户接口，用户接口主要分为两类：
- 命令接口： 用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行；
- 程序接口： 编程人员可以使用他们来请求操作系统服务
命令接口：
使用命令接口进行作何控制的主要方式有两种，即连接控制方式和脱机控制凡是，按作业控制方式的不同，可以将命令分为联机命令接口和脱机命令接口
联机命令接口（交互式命令接口）：
使用与分时或者实时系统的接口，它是由一组键盘操作命令组成，用户通过控制台或终端输入操作命令，向系统提出各种服务要求。
脱机命令接口（批处理命令接口）：
适用于批处理系统，它有一组作业控制命令（或作业控制语句）组成，脱机即用户不能直接干预作业的运行。
程序接口：
程序接口由一组命令系统调用命令（简称系统调用，也称广义指令）组成，用户通过在程序中使用着扑向系统盗用命令请求操作为其提供服务，用户在程序可以直接使用这组系统调用命令向提示各种服务要求。例如使用各种外部设备、进行有关磁盘文件的操作、申请分配和回收内存以及其他各种控制要求。
当前最流行的是图形用户界面界面（GUI，图形接口），用户通过鼠标和键盘的在软件上使用，就能方便地使用操作系统。
操作系统用做扩充机器：
没有任何软件支持的机器称为裸机，它仅构成计算机系统地物理基础，而实际呈现给用户地计算操作系统是经过若干软件改造地计算机。裸机在最底层，上层是操作系统，由操作系统的资源管理功能和方便用户的各种服务功能