一、现代OS的主要目标：
最重要的目标（1和2）
1、有效性（提高系统资源利用率；提高系统的吞吐量）
2、方便性
3、可扩充性
4、开放性
二、操作系统的作用
1、从一般用户的观点，OS可看做是用户与计算机硬件系统之间的接口：三种使用计算机方式（命令方式；系统调用方式；图形、窗口方式）
2、从资源管理的观点看，OS可视为计算机系统资源的管理者（处理机管理，用于分配和控制处理机；存储器管理，主要负责内存的分配和回收；I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操作；文件管理，负责文件的存取、共享和保护）
3、OS实现了对计算机资源的抽象，因为对如一个完全无软件的计算机系统（裸机），它向用户提供的是实际硬件接口（物理接口），用户必须对物理接口的实现细节有充分的了解，并利用机器指令进行编程，因此该物理机器必定是难以使用的。比如在裸机上铺设的I/O管理软件隐藏了对I/O设备操作的具体细节，向上提供了一组抽象的I/O设备；比如对文件按的管理软件。由此，OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它们不仅增强了系统的功能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，由它们实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。
三、推动OS发展的主要动力
1、不断提高计算机资源的利用率
2、方便用户
3、器件的不断更新换代
4、计算机体系结构的不断发展
四、分时系统
定义：在一台主机上连接了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终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。
分时系统实现中的关键问题：
1、及时接收（多路卡、缓冲区暂存用户键入的命令（或数据））
2、及时处理（时间片来解决）
分时系统的特征
1、多路性—一台主机同时联接多台联机终端
2、独立性——各个终端互不干扰
3、及时性
4、交互性
五、实时系统
定义：指系统能及时响应外部时间的请求，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
应用需求：实时控制；实时信息处理
硬实时任务：必须满足任务对截至时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。航空导航应用系统中的任务
软实时任务：超过截至时间，影响不大。媒体播放系统中的任务
分时系统与实时系统的区别：
交互性：实时信息处理系统虽然也具有交互性，但这里人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序；分时系统能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务
可靠性：实时系统要求系统具有高度的可靠性
六、操作系统的基本特性
并发性：
1、并行与并发：并行性，指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性，在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行（多通道处理机系统），单处理机系统中（分时交替进行）
、引入进程：进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由一组机器指令、数据和堆栈等组成，是一个独立运行的活动实体。
、引入线程：一个进程包含若干个线程，线程作为独立运行和独立调度的基本单位，基本不拥有系统资源
共享性
定义：指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用，相应地，把这种资源共同使用称为资源共享，或称为资源复用。
1、互斥共享
2、同时访问方式三、虚拟技术
操作系统中的所谓虚拟，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个裸机上的对应物。
1、时分复用技术，利用处理机的空闲时间（包括虚拟处理机技术和虚拟设备技术）
2、空分复用技术，利用存储器的空闲时间（包括虚拟磁盘技术（磁盘分区）和虚拟存储器技术（本质：内存分时复用））
异步性
由于资源等因素的限制，使进程的执行通常都不是“一气呵成”，而是以“停停走走”的方式运行，也即进程是以人们不可预知的速度向前推进的。
七、操作系统的主要功能
1、进程控制——创建、分配资源、撤销
进程同步——进程互斥方式、进程同步方式。实现进程同步的最常用的机制是信号量机制
进程通信——进程之间的通信
调度——作业调度（分配资源，首先是分配内存，建立进程）、进程调度（分配处理机，设置运行现场，使进程投入执行）
2、存储器管理功能：
内存分配：任务——分配内存空间；提高存储器利用率；允许正在运行的程序申请附加的内存空间
分配方式——静态分配方式（每个作业的内存空间在作业装入时确定，后续不许增加）；动态分配方式（内存空 间在作业装入时装入，但允许在运行过程中继续申请新的附加内存空间）
内存分配机制的结构和功能——内存分配数据结构；内存分配功能；内存回收功能
内存保护：任务——确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰；绝不允许用户程序访问操作系统的程序和数据；也不允许程序转移到非共享的其他用户程序中去执行
地址映射：逻辑地址——物理地址
内存扩充：借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量。
3、设备管理功能（管理外围设备）
缓冲管理——CPU—I/O设备的速度匹配问题
设备分配——根据用户进程的I/O请求，系统的现有资源情况以及按照某种设备的分配策略，为之分配其所需的设备
设备处理——设备处理程序（设备驱动程序），用于实现CPU和设备控制器之间的通信。
4、文件管理功能
文件存储空间的管理
目录管理
文件的读\写管理和保护
5、操作系统与用户之间的接口
用户接口：联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口
程序接口：为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。由一组系统调用组成，每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。
八、OS结构设计
传统的操作系统结构：无结构操作系统、模块化结构操作系统、分层式结构OS
客户/服务器模式
组成：客户机、服务器、网络系统
交互：客户发送请求消息——服务器接受消息——服务器回送消息——客户机接收消息
优点：数据的分布处理和存储；便于集中管理；灵活性和可扩充性；易于改变应用软件
不足：存在不可靠性和瓶颈问题
微内核OS结构
基本概念：
足够小的内核——微内核并非一个完整的OS，只是OS的最基本的部分：实现与硬件紧密相关的处理；实现一些较基本的功能；负责客户和服务器之间的通信
基于客户/服务器模式
应用“机制与策略分离”原理
采用面向对象技术
基本功能
进程（线程）管理——进程之间的通信时微内核OS的最基本功能
低级存储器管理
中断和陷入处理
OS优点：提高系统的可扩展性；增强了系统的可靠性（严格测试、API）可移植性；提供了对分布式系统的支持；融入了面向对象的思想
不足：运行效率有所降低
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