第一章
1.1 操作系统的目标
在计算机上配置操作系统的主要目标是：
① 方便性 ② 有效性 ③ 可扩充性 ④ 开放性
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
3. 实现对计算机资源的抽象
1.2 操作系统的发展过程
（1） 未配置操作系统的计算机系统
（2） 单道批处理系统
解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配矛盾的过程中形成
（3）多道批处理系统
操作系统定义；操作系统是一组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
分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的键盘，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。
（1）及时接受
（2）及时处理
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地运行。
（1）按实时任务是否呈现周期性分：
① 周期性实时任务
② 非周期性实时任务
- 开始截止时间
- 完成截止时间
1.3 操作系统的基本特性
1.3.1 并发
并发：指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
并行：指两个或多个事件在同一时刻发生。
存在于有多个CPU的环境中，在内存中放多道作业，在任一时间点上都可能有多道 作业在不同的CPU上同时执行。
串行：在内存中每次只能放一道作业，只有它完 全执行完后别的作业才能进入内存执行。
注意：程序实际上是不能并发执行的
- 只有为程序创建进程，才能并发执行
- 进程是指系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位
- 进程不仅包括程序，还包括数据、堆栈等
1.3.2 共享
共享：系统中的资源可供多个并发的进程共同使用。
共享方式：
(1)互斥共享方式
- 一段时间仅允许一个进程访问的资源，称为临界资源
- 打印机、磁带、程序中的变量、堆栈等
(2)同时访问方式
- 一段时间允许多个进程访问
- 磁盘
1.3.3 虚拟
虚拟：通过某种技术将一个物理实体映射为若干个逻辑上对应物。
虚拟实现方式
（1）时空复用技术
CPU——多道程序设计技术/每个用户（进程）的“虚拟处理机”
（2）空分复用技术
存储器——虚拟存储器技术
时空复用技术和空分复用技术一个牺牲时间为代价，一个牺牲空间为代价。
1.4 操作系统的基本功能
1.4.1 处理机管理
处理机功能
（1）进程控制
- 为作业创建一个或多个进程
- 撤销已经结束的进程
- 实现进行在运行过程的状态转换
（2）进程同步
- 协调多个进程的运行
① 进程互斥方式 ② 进程同步方式
（3）进程通信
- 实现进程之间信息的交换、传递
（4）调度
- 作业调度
从后备队列中按照一定算法，选择出若干个作业，为他们分配必需的资源，建立进程，并按一定算法将他们插入就绪队列。
- 进程调度
从就绪队列中选一道进程，为他分配处理机，设置运行现场，使其运行。
1.5.2 存储器管理
存储器管理的主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，提高存储器的利用率，方便用户使用，并能从逻辑上扩充内存。
存储器管理功能
（1）内存分配
- 为每道程序分配内存空间
- 提高存储器的利用率，尽量减少不可用的内存空间
- 允许正在运行的进程动态申请附加内存
（2）内存保护
- 确保多道程序间仅在自己的内存空间运行，互不干扰
- 简单的内存保护机制：界限寄存器
（3）地址映射
- 把地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址
（4）存储扩充
- 借助于虚拟存储技术，从逻辑上扩充内存容量
- 实现方法
① 请求调入功能 ② 置换功能
1.5.3 设备管理功能
设备管理的只要任务：
（1）完成用户进程提出的I/O请求，为进程分配所需的I/O设备，并完成指定的I/O操作。
（2）提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。
设备管理功能
（1）缓冲管理
- 为设备提供缓冲区以缓和CPU同设备的I/O速度不匹配的矛盾
（2）设备分配
- 根据用户进程的I/O请求、系统现有资源的使用情况以及一定的分配策略，为其分配设备
- 可能还需要分配设备控制器和I/O通道
（3）设备处理
- 为设备提供驱动程序，以实现CPU和设备控制器之间的通信
1.5.4 文件系统管理
（1）文件存储空间管理
- 为每个文件分配必要的外存空间、提高外存利用率、有助于提高文件系统的运行速度
（2）目录管理
- 建立目录项，组成目录文件，按名存取，方便用户找到他所需的文件
- 多级目录管理还允许重名
- 可以实现文件共享
（3）文件的读写管理和存取控制
- 防止文件被非法使用