操作系统引论

操作系统引论

操作系统的目标

  1. 方便性:现代OS的主要目标
  2. 有效性
    • 提高系统资源利用率 : c p u 的有效工作时间 = 设备工作时间 工作总时间 cpu的有效工作时间 = \cfrac{设备工作时间}{工作总时间} cpu的有效工作时间=工作总时间设备工作时间
    • 提高系统的吞吐量:单位时间内作业完成数量
  3. 可扩充性
  4. 开放性

操作系统的作用

  1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(方便性)

    • 命令方式
    • 系统调用方式(程序员使用)
    • 图标—窗口方式
  2. OS作为计算机系统资源的管理者(有效性)

    计算机资源:

    • 处理机
    • 存储器
    • I/O设备
    • 文件
  3. OS实现了对计算机资源的抽象:间接对硬件进行操作

操作系统的发展

  1. 单道批处理系统:系统对作业的处理是成批进行的,但在内存中始终只保持一道作业

    缺点是:在等待输入和输出的时候cpu空闲

  2. 多道批处理系统(仅从资源利用率的角度看最高):

    特点:

    优点:

    • 资源利用率高
    • 系统吞吐量大

    缺点:

    • 平均周转时间长
    • 无交互能力
  3. 分时系统

    主要满足的需求

    • 人—机交互
    • 共享主机

    需要解决的问题:及时接收、及时处理

    分时系统特点:

    • 多路性
    • 独立性
    • 及时性
    • 交互性
  4. 实时系统:(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的运行)

    相对于分时系统多了一个可靠性

    • 硬实时:必须满足任务对截止时间的要求,否则可能出现难以预料的结果,运载火箭控制
    • 软实时:截止时间并不严格,偶尔错过任务截止时间对系统影响不大,火车售票系统

操作系统的基本特征

  1. 并发
    1. 并行与并发
      • 并行:两个或多个事件在同一时刻发生
      • 并发:两个或多个事件在同一时间间隔内发生
    2. 进程:系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,是由一组机器指令、数据和堆栈等组成,是一个能独立运行的活动实体。
  2. 共享(并发促成):
    1. 互斥共享:在规定的一段时间内,只允许一个进程访问该资源(打印机、磁带机),互斥共享的资源称为临界资源
    2. 同时访问:如屏幕
  3. 虚拟:对一件任务虚拟
  4. 异步(Asynchronism):多道、单处理机中进程都是走走停停向前运行的,同步:两个进程相互配合,有序进行(FCFS)
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