一、OS的概念
定义：OS是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，他是计算机系统中最基本的系统软件。
OS在计算机体系的层次结构的位置如下：
二、OS的目标与作用
2.1 操作系统的主要目标（目的）
- 方便性：通过命令，或鼠标等便可完成所希望的要求(包括网上信息查询)。
- 有效性：如实现CPU、I/O设备的并行操作、对内外存中存放的信息进行统一管理避免无序和空间的浪费。
- 可扩充性：允许在不妨碍服务前提下，开发、测试和引进新的系统功能。
- 开放性
2.2 操作系统的作用
- 1、作为用户与计算机硬件系统之间的接口
- 2、作为计算机系统资源的管理者
- 计算机系统资源：处理机、存储器、I/O设备、文件（数据和程序）
- 资源管理的目的：负责分配、回收及控制系统的软硬件资源
- 3、实现了对计算机资源的抽象
三、OS的发展过程
1、人工操作方式阶段
- 缺点：用户独占全机；CPU等待人工操作
2、单批道处理阶段——引入脱机输入/输出方式
- 优点：减少CPU空闲时间；提高I/O速度
- 特点：自动性、顺序性、单道性
3、多批道处理阶段——操作系统开始出现
- 优点：多程序并发执行，共享计算机资源；资源利用率大幅提升
- 特点：多道性、无序性（作业的完成顺序与进入内存的顺序无对应关系 ）、调度性（经过两次调度：作业调度(进入内存)和进程调度(得到CPU)）
4、分时系统阶段
- 原理：计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务
- 特点：
- 多路性：宏观上同时有多个用户在运行。
- 独占性：每个用户一个终端，独立操作，互不干扰
- 及时性：在很短时间内得到响应，小于2～3秒
- 交互性：在终端上编辑、运行程序，或其它操作
5、实时系统
- 应用需求：实时控制、实时信息处理
- 类型：
- 1）按任务执行时是否呈现周期性来划分
周期性实时任务。
非周期性实时任务 - 2)根据对截止时间的要求来划分
硬实时任务：必须在绝对严格的规定时间内完成处理，如导弹控制系统等
软实时任务：能接受偶尔违反时间规定，如12306订票系统
- 1）按任务执行时是否呈现周期性来划分
四、OS的基本特征
4.1 并发
- 1、并发与并行的区别：
并发：指两个or多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
并行：指两个or多个事件在同一时刻发生 - 2、操作系统的并发性：指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序，操作系统与程序并发是一起诞生的
4.2 共享
- 1、定义：共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
- 2、两种资源共享方式：
互斥共享方式：一个时间内只允许一个进程访问该资源，只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源。举例：qq和微信视频，同一时间段摄像头只能分配给一个进程。
同时共享方式：允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问（同时也是指宏观上的同时，在微观上可能是交替地对该资源进行访问），举例：使用QQ发送文件A，微信发送文件B，两个进程可以“同时”访问硬盘资源 - 3、共享与并发的关系：互为存在条件
4.3 虚拟
- 1、定义：虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，而逻辑上的对应物是用户感受到的
- 2、虚拟技术
空分复用技术：如虚拟存储器技术
时分复用技术：如虚拟处理器 - 3、虚拟与并发的关系：只有拥有并发性，才可能导致虚拟性
4.4 异步
- 1、定义：异步是指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进。
- 2、异步与并发的关系：只有拥有并发性，才可能导致异步性
五、OS的主要功能
5.1 作为用户与计算机硬件系统之间的接口
- 1、提供的功能：命令接口、程序接口（统称为用户接口）、GUI
- 2、命令接口：运行用户直接使用
联机（交互式）命令接口：用户说一句，系统做一句，如cmd
脱机（批处理）命令接口：用户说一堆，系统做一堆，如c盘中的*.bat文件 - 3、程序接口：允许用户通过程序间接使用，由一组系统调用组成
注：程序接口 = 系统调用 = 系统调用命令 = 广义指令 - 4、GUI（图形用户界面）：用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数，如Windows、安卓的图形化操作界面
5.2 作为计算机系统资源的管理者
- 提供的功能：
处理机管理：进程控制、进程同步、进程通信、调度
存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充
文件管理：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护
设备管理：缓冲管理、设备分配、设备处理
5.3 作为最接近硬件的层次
- 1、提供的功能：实现对硬件机器的拓展；扩充机器
- 2、虚拟机：通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称为虚拟机