操作系统

操作系统的作用和功能

操作系统是用户与计算机之间的接口，也是其他软件运行的平台。其主要功能是管理和控制计算机的所有软件、硬件及数据资源。另一维度，操作系统也可实现文件管理、设备管理、存储管理以及处理器管理。

1.文件管理

主要是系统对文件存储器的存储

2.设备管理

主要是协调I/O设备与CPU和内存的工作，包括对输入输出设备的分配、初始化、维护与回收等，为用户提供使用外部设备的最佳接口，以方便用户使用计算机。

3.存储管理

主要是针对内存储器的管理。计算机的内存是CPU可以直接存取的存储器。一个进程要在CPU上运行，就一定要占用一定的内存，否则就无法运行。内存的特点是速度快，但容量相对较小，不能满足实际的需要。所以，操作系统使用一部分硬盘空间模拟内存，即虚拟内存，为用户提供了一个比实际内存大得多的内存空间。虚拟内存的最大容量与CPU的寻址能力有关。如果CPU的地址线是20位，则虚拟内存最多是1MB；若地址线是32位，则虚拟内存可以达到4GB。

4.处理器管理

a.作业管理

作业时用户在一次事物处理过程中要求计算机所做工作的总和。在多道程序设计系统中，系统要在多个作业中按一定的策略选取若干个作业，为它们分配所需资源，让它们能够同时执行，这就是作业调度。作业是在操作系统控制下执行的。

b.进程管理

处理器的任务就是运行程序，程序是以文件的形式存放在外存上，开始执行时就被操作系统从外存储器调入内存，系统就创建了一个进程。程序和进程时两个完全不同的概念，但又有密切的联系，它们之间的主要差异如下。

程序是一个静态的概念，它是存放在外存上的程序文件，而进程是执行着的程序，执行完毕，进程也就不存在了；一个程序可多次执行，因此可产生多个不同的进程；各个进程在并发执行过程中会产生相互制约的关系，所以前进程速度是不可预测的，而程序是静态的，不存在这种异步特征。

 进程的3个基本状态：就绪、运行、挂起。

就绪。进程已经获得了除CPU之外的所有资源，做好了运行的准备，一旦得到了CPU便立即执行，即转换到执行状态。

执行（运行）。进程已获得CPU，其程序正在执行。在单CPU系统中，只能有一个进程处于执行状态，而在多CPU系统中，则可能有多个进程处于执行状态。

挂起。进程因等待某个事件而暂停执行时的状态，也成为“等待”状态或“睡眠”状态。

为了更好地实现并发处理和资源共享，提高CPU的利用率，目前许多操作系统把进程再“细分”成线程。一个进程细分成多个线程后，可以更好地共享资源。（一个程序至少有一个进程，而一个进程至少有一个线程）

操作系统的分类与简介

操作系统的分类

1.按与用户对话的界面分类

操作系统可分为命令界面操作系统和图形用户界面操作系统

2.按系统的功能分类

操作系统可分为3中基本类型，即批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。随着发展又出现了，个人计算机操作系统、网络操作系统和智能手机操作系统。

a.批处理系统。批处理系统是用户将程序、数据以及作业说明书组成的作业一批批地提交计算机系统，由计算机自动完成这批作业并输出结果，操作系统控制作业的执行和作业间的交替。

b.分时操作系统。分时操作系统的主要特点是将CPU的时间划分成时间片，轮流接受和处理各个用户从终端输入的命令。多个用户能够同时在各自终端上观察并控制自己程序的运行，及时获得运行结果，还可以进行程序的调试和改错。典型的分时操作系统有UNIX，Linux等。

c.实时操作系统。实时操作系统的主要特点是指对信号的输入、计算和输出都能在一定的时间范围内完成。计算机对输入信息要足够快的速度进行处理，并在确定的时间段内做出反应或进行控制。超出时间范围就失去了控制的意义。根据具体应用领域的不同，可以将实时操作系统分成两类：实时控制系统（如导弹发射系统、飞机自动导航系统）和实时信息处理系统（如机票订购系统、证券交易系统）。

d.个人计算机操作系统。

f.网络操作系统。

e.智能手机操作系统。