一. 操作系统概述

操作系统概述

操作系统的定义

计算机系统中的一个系统软件, 是一些程序模块的集合

 

操作系统的组成

 

 

操作系统的作用

1. 有效的管理资源(有效 – 系统效率, 资源利用率)

　　硬件资源: CPU，内存，设备(I/O设备、磁盘、时钟、网 络卡等)

　　软件资源: 磁盘上的文件、各类管理信息等

　　如何管理资源?

• 数据结构: 跟踪记录资源的使用状况的信息. 如: 哪些资源空闲，分配给谁使用，允许使用多长时间等
• 算法: 确定资源分配策略. 静态分配策略 和 动态分配策略
• 实施资源的分配和回收
• 提供资源利用率
• 保护资源的使用
• 协调多个进程对资源请求的冲突

 

2. 向用户提供各种服务(方便使用 – 两种角度: 用户界面与编程接口)

　　操作系统为用户提供了一组功能强大、方便易用的命令或系统调用

　　典型的服务: 进程的创建、执行;文件和目录的操作;I/O设备 的使用;各类统计信息;......

3. 对硬件机器的扩展

　　操作系统是硬件之上的第一层软件

　　 

　　与硬件相关的工作之分复杂繁琐, 所以交由操作系统去操作. 例如: 用户从某个文件读一个数据块, 而操作系统却是移动磁头, 等待放下.

操作系统在应用程序与硬件之间建立了一个等价的扩展机器(虚拟机)

　　操作系统对硬件抽象，提高可移植性; 比底层硬件更容易编程

 

操作系统的特征

1. 并发(concurrency)

　　指处理多个同时性活动(多个同时运行的程序)的能力

　　单个CPU上同时存在多个程序执行:

　　　　宏观上:这些程序同时在执行

　　　　微观上:任何时刻只有一个程序真正在执行，即这些程序在CPU上是轮流执行的

　　并行(parallel): 指不同程序同时在多个硬件部件(多个CPU)上执行

2. 共享(sharing)

　　操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源(共享有限的系统资源)

　　操作系统要对系统资源进行合理分配和使用

　　资源在一个时间段内交替被多个进程所用

• 同时共享(如可重入代码、磁盘文件)
• 互斥共享(如打印机)

3. 虚拟(virtual)

　　一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体 -- 分时或分空间

　　虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段, 可提高资源利用率

　　 

　　将硬件虚拟化, 如将CPU虚拟化成进程…利用多道程序设计技术, 让每个用户都觉得有一个计算机专门为他服务.

4. 异步(随机)

　　操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行响应并处理

　　程序的执行不是一贯到底，而是走走停停，向前推进的速度不可预知

　　只要运行环境相同，OS需要保证程序运行的结果也要相同

 

典型操作系统的架构 

 

操作系统分类

1. 批处理操作系统
2. 分时操作系统-Spooling
3. 实时操作系统
4. 个人计算机操作系统
5. 网络操作系统
6. 分布式操作系统
7. 嵌入式操作系统