操作系统

操作系统概念：（1）计算机由硬件系统和软件系统两个部分组成，它们构成了一个完整的计算机系统。（2）计算机软件是指程序、数据和文档的集合，是计算机系统的重要组成部分。（3）按功能划分，软件可分为系统软件，开发系统（编程语言）和应用软件三种。
操作系统的地位：（1）操作系统是计算机硬件上加载的第一层软件，是对计算机硬件功能的首次扩充。其他软件只有在操作系统的支持下，才能对计算机硬件工作。（2）操作系统是一种重要的系统软件。计算机硬件加上I/O管理软件称为虚拟机，虚拟机再加上文件管理软件称为较强的虚拟机，较强的虚拟机再加上窗口软件称为极强的虚拟机，实际呈现在用户面前的计算机系统已是经过若干层次软件改造的计算机。
一方面，操作系统是系统资源的管理者。资源包括硬件资源和软件资源，归纳起来可分为4类：处理器、存储器、I/O设备以及信息（数据和程序）。另一方面，操作系统是用户与计算机系统之间的接口。正是操作系统为用户提供了一台功能经过扩展了的机器——“虚拟机”——管理程序的程序，使用户感觉使用机器更简单，更容易。
操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户有效地使用计算机的程序集合。
操作系统的特点：（1）硬件相关、应用无关；（2）核心常驻内存；（3）中断驱动；（4）权威性；（5）庞大、复杂；（6）重要性（无处不在、无时不有）；（7）并发、共享、虚拟、异步（这是操作系统的四个基本特征）。
操作系统的四个基本特征：（1）并发性——宏观并行，微观串行。在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，即宏观上有多道程序同时执行，而微观上，在单处理机系统中每一个时刻仅能执行一道程序。（2）共享性。共享是指系统中的资源可供多个并发执行的进程使用。（3）虚拟性——物理一个，逻辑多个。是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。（4）异步性。也称不确定性，是指在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，由于资源的限制，进程的执行不是“一气呵成”的，是“走走停停”的。
操作系统的目标：（1）不断提高资源利用率的需要。（2）方便用户操作。（3）适应硬件的不断更新换代——接口标准。（4）计算机体系结构的不断发展。
操作系统结构：操作系统的核心——进程——一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。它对应虚拟处理机、虚拟存储器和虚拟外设等资源的分配和回收；引入多进程，提高了对硬件资源的利用率，但又带来额外的空间和时间开销，增加了OS 的复杂性；进程的特征：动态性：进程具有动态的地址空间（数量和内容），地址空间上包括：代码（指令执行和CPU状态的改变、数据（变量的生成和赋值）、系统控制信息（进程控制块的生成和删除）；独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段；并发性、异步性："虚拟"结构化：代码段、数据段和核心段（在地址空间中）；程序文件中通常也划分了代码段和数据段，而核心段通常就是OS核心（由各个进程共享，包括各进程的PCB）。
进程控制块：进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关信息的一块内存。每个进程在OS中的登记表项（可能有总数目限制），OS据此对进程进行控制和管理（PCB中的内容会动态改变），不同OS则不同处于核心段，通常不能由应用程序自身的代码来直接访问，而要通过系统调用，或通过UNIX中的进程文件系统(/proc)直接访问进程映象(image)。文件名为进程标识（如：00316），权限为创建者可读写。
进程控制块的内容：（1）进程描述信息：进程标识符，唯一，通常是一个整数；进程名，通常基于可执行文件名（不唯一）；用户标识符；进程组关系进程控制信息：当前状态；优先级；代码执行入口地址；程序的外存地址；运行统计信息（执行时间、页面调度）；进程间同步和通信；阻塞原因。资源占用信息： 虚拟地址空间的现状、打开文件列表；CPU现场保护结构： 寄存器值（通用、程序计数器PC、状态PSW，地址包括栈指针）
进程与程序的区别：进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。