操作系统

1、操作系统是什么？

操作系统是一个协调、管理、控制计算机硬件资源给应用程序使用的一种控制程序

计算机三层体系

• 应用程序：图形界面命令解释器
• 操作系统：windows操作系统linux
• 计算机硬件（cpu、内存、硬盘）

2、为何要有操作系统？

为了方便上层的应用程序开发（操作系统把复杂的硬件控制的代码都给写好了，然后对上层提供简单的功能）

操作系统与应用程序

• 操作系统：是负责控制硬件的程序，给上层应用程序来调用
• 应用程序：是给用户使用的程序

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3、操作系统的构成

操作系统由两部分构成：

• 系统调用接口：为上层的应用程序提供的一系列的功能
• 内核：负责控制硬件的运行

操作系统的两种工作状态：操作系统的整个运行过程会频繁发生用户态与内核态的切换

• 用户态：执行的是系统调用接口层的代码，负责跟上层的应用程序打交道
• 内核态：执行的是内核某部分代码，负责跟底层的硬件打交道

操作系统启动之后，应用程序又是如何启动/运行的？

windows：双击快捷方式----》图形界面-------》windows系统-------》硬件指令应用程序
Linux：执行某个命令------》命令解释器bash----》linux系统----------》硬件指令应用程序

1. 操作系统接到启动程序的指令

2. 操作系统会控制硬件来运行某个应用程序

   操作系统控制硬盘把程序的代码文件读入内存

   操作系统控制cpu去内存里读取程序的指令来运行

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4、操作系统的分类

个人电脑：台式机：windows ；mac：macOS
服务器：linux（网络）

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5、操作系统发展史

5.1 第一代计算机特点

• 没有操作系统的概念
• 所有的程序设计都是直接操控硬件

多个程序的运行流程：串行的，一个程序运行完毕，另外一个程序才能启动

• 优点：程序以及它的程序是独享整个计算机资源
• 缺点：
  • 资源浪费（即便程序出问题了，调试程序的过程中你不用计算机，但是别人也用不了）
  • 串行

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5.2 第二代计算机特点

诞生了批处理系统，一下处理一批程序，但这些程序还是串行的

• 优点：批处理提升计算机资料的利用率，一个程序出错只输出结果，不影响下一个程序的运行
• 缺点：
  • 程序无法实时调式程序
  • 串行

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5.3 第三代计算机

（1）多道技术

硬件的发展:io+运算的功能集成在一台计算机里。操作系统的核心技术-多道技术---》控制多个/多道程序看起来是同时运行。多道技术实现了时间和空间上的复用。
1、空间上的复用
复用的是内存，指的是多个程序能够同时读入内存里
空间上的复用必须注意一个点：加载到内存中的多个程序所占用的内存空间必须是隔离的才行

2、时间上的复用
复用的是cpu的时间，指的是cpu在多个内存中的程序之间快速的切换
什么情况切换：

• 1、遇到io操作一定会切换
• 2、没有遇到io操作，也要切换，因为要让cpu能够雨露均沾

（2）并发和并行

一个cpu同一时间只能做一件事，为了让它更高效，诞生了并发和并行两种运行模式。

• 并发：多个任务看起来是同时运行的，只有单核也能实现并发
• 并行：多个任务是真正意义上的同时运行的，只能多核才能实现并行

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5.4 现代计算机的发展

（1）分时操作系统CTTS

多个联机终端+多道技术，实现了分时操作系统。
特点：

• 1、每个程序员/程序都以为自己独占计算机资源
• 2、多个程序的运行是并发的

（2）MULTICS

MULTICS的诞生，支持更多的联机终端。简易版的multics即UNIX（kenTHOMSON）
1970诞生了unix，所以也被称为unix元年。著名的tcp/ip协议就是unix上进行开发与测试的。

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（3）GNU活动

GPL开源协议：开放源代码，所有人都可以来抄我的源代码，并且可以在此基础上进行修改完善，修改完善之后，你可以收费，但是你也必须开放源代码允许别人抄写。

• 谭宁邦开发了minix
• 芬兰大学生-李纳丝linus开发了linux，并加入GPL。如今我们可以看到基于linux内核的发行版遍布世界（如redhat系列、debian系列）

6、Linux发行版

redhat系列和debian系列是非常流行的linux发行版。

redhat系列
Fedora----------->RHEL------------>CentOS（dnf/yum）
redhat5（license）
redhat6------------》centos6---centos7.9

最近centos不再维护。
Fedora---------》centosstream-----》RHEL版

debian系列：ubuntu系列
debian---》ubuntu（apt-get）

国产系：麒麟、鲲鹏等

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实验：安装rockyLinux 9；ubuntu22.4；centos7等操作系统。