操作系统的概述

最近在B站自学清华大学向勇、陈渝老师的《操作系统》慕课视频课程，收获不少。

按照课程的授课进度安排，总结摘抄了一些老师的PPT重点，一方便是加深记忆，一方面方便以后查阅。

 

1.1操作系统的启动
从用户角度看：操作系统是一个控制软件，功能有：
-管理应用程序
-为应用程序提供服务
-杀死应用程序
-资源管理
-管理外设/分配资源
(1)在操作系统下，进程代表着CPU, 文件代表着磁盘，地址空间代表着内存。
(2)操作系统的架构层次：位于硬件之上，应用软件层之下(为应用软件提供服务支持)。
(3)Linux，Windows界面属于外壳shell(与用户交互)，而不属于内核kernel，但是kernel是课程的研究重点，位于shell之下。
(4)Kernel包括：
-CPU调度器
-物理内存管理
-虚拟内存管理
-文件系统管理
-中断处理和IO设备驱动 (底层硬件)
(5) OS Kernel的主要特征：
-并发(指一段时间内多个程序运行；而并行是指一个时间点上多个程序运行，要求多个CPU):计算机系统中同时存在多个运行的程序，需要OS管理和调度
-共享：“同时”访问 或 互斥共享
-虚拟：利用多道程序设计技术，让每一个用户都觉得有一个计算机专门为他服务
-异步：程序的执行不是一步到底的，而是走走停停，向前推进的速度不可预知
但只要运行环境相同，OS尽量要保证程序运行的结果也相同

 

1.2操作系统实例

①UNIX （BSD）

②LINUX

③Windows

 

1.3操作系统的历史

①早期计算机使用纸带传输程序和数据，操作系统只起到加载的作用。

②后来CPU等硬件快速发展，计算机速度得到提升，但是性能未得到充分利用。

③再后来内存越来越大，CPU能够同时执行多个程序。

④为了更好的利用计算机资源，和更好的同用户交互，出现了分时系统。

⑤网络的快速发展，出现了分布式的操作系统。

⑥出现了松、紧耦合系统。

 

1.4操作系统的结构
①简单的操作系统：MS-DOS 不分模块的单体内核 (内部通过函数调用访问,缺点，复杂，紧耦合，易受攻击)
②微内核，尽可能把内核功能移植到用户空间，缺点性能低。
③外核，内核分为一块，一块负责和硬件打交道，另一部分和应用打交道。
④虚拟机,VMs(虚拟机)->VMM(虚拟机监视器)->物理机硬件，多操作系统共享硬件资源。