第一章 操作系统的概述

操作系统的概论

操作系统的概念

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，有效的组织和管理计算机系统当中的硬件和软件资源，合理组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并给用户提供各种服务，使用户嫩能够灵活、方便、有效的使用计算机是计算机系统可以高效的运行（资源管理和控制程序的执行），这些资源随时进行动态更新
有效：考虑用户的需求，提高系统的资源利用率
合理：保证各个进程公平公正的去运行，不会发生死锁和饥饿现象
数据库是计算机系统中的一个支撑软件
操作系统也可以看成一个层次结构，硬件——操作系统——支撑软件
常见的操作系统：ubuntu\windows\unix\dos\linux

操作系统的特征

1、并发性：在多道程序环境（提高CPU的利用率）下，并发性是指两个或者多个进程在同一时间间隔内发生，即在宏观上表示多道程序同时执行、在微观上表示在单机处理系统中每个时刻仅能执行一道程序，交替时间很短，直观上看起来是同时执行，但是本质还是轮流交互使用CPU，在单处理机下看进程是否在交替使用
2、共享性：操作系统与多个用户程序公用系统中的各种资源，这种共享是在操作系统的控制下实现的
共享方式
互斥共享：打印机，扫描仪CPU,存储器（只能有一个进程在使用，其余进程需要等待）
同时共享：硬盘、可重入代码（在同一时间内可以被多个用户程序使用
3、随即性：就是不确定性，就是不能进行实现的假定；是指在多道程序的环境下，允许多个进程并发执行，但是由于资源的限制，进程的执行并不是一气呵成的，而是走走停停的、操作系统内核进行进程的切换

操作系统的功能

1、进程管理
进程控制（创建进程和撤销进程以及各种状态的转化）、
进程同步（多个进程互斥和同步关系）、
进程之间的通信（交互数据）、
调度（按照算法从就绪队列中挑选一个进程在CPU中去执行）
中断服务不属于进程的概念
2、内存管理
内存的分配和回收、存储保护、内存的扩充(虚拟页式)
3、文件管理
文件存储空间管理、目录管理（文件页，目录）、文件系统的安全性
4、设备管理
缓冲管理、设备分配、设备处理
5、用户接口
命令接口、程序接口、图形接口

操作系统的分类

1、批处理系统
（1）优点：作业流程自动化较高，资源利用率高，作业吞吐量高，从而提高了整个系统的系统效率（出现运行速度快成本低直接错误）
（2）缺点：用户不能直接与计算机交互，不适合进行调试程序
（3）指令（用户态-访管-特权态）（修改程序状态字可切换系统态到用户态）
一般指令：用户来执行一般指令
特权指令：（内核）输入输出指令，停机指令，又有在监控程序才能执行特权指令，只能在内核态下运行
（4）假脱机技术（SPOOling)：将独占设备改造成共享设备（虚拟成多个设备），由输入井和输出井，输入缓冲区和输出缓冲区...
2、分时系统
（1）优点：多路性、交互性、独占性、及时性、及时响应用户输入的交互命令
（2）缺点：
（3）影响响应时间的因素：机器处理能力、请求服务的时间长短、系统中连接中断的数目、服务器的分布、调度算法
3、实时系统
（1）特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性
（2）目标：在规定时间内及时对外部请求做出反应
4、个人操作系统
页面有好、使用方便、
5、网络操作系统
c/s（内核），对等模式
注意没有多用户操作系统
6、嵌入式操作系统
（1）优点：系统内核小，专用性强、系统精简、多任务的操作系统
7，分布式系统
（1）优点：分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性、

操作系统的发展

1、手工操作系统
2、监控程序
3、多道批处理
4、分时系统
5、UNIX操作系统
6、个人计算机操作系统
7、Android操作系统
移动应用，支持网络

操作系统的结构

整体式结构
结构紧密，系统效率高，接口简单直接
层次式结构
优点：具有整体式结构的优点，就是将一个复杂的问题划分为若干个比较简单相对独立的成分，吧整体问题局部化，让一个复杂的操作系统问题变成许多功能单一的模块，同时具有整体式结构不具有的优点：“可读性和可适应性”
缺点：层次结构法模块单一，并且系统规模大
微内核结构（C/S）
高可靠性、高灵活性、适合分布式处理

操作系统的多视角考察

1、从计算机安全保护角度来看，操作系统主要提供第一道安全防线
2、从应用角度看，操作系统是人机交互的接口
3、从软件设计和开发的角度来看，操作系统是一个系统软件，软件开发基础平台
4、从扩展和发展角度来看、操作系统为用户提供了一台虚拟机

程序状态字PSW

包括CPU的工作状态码、条件码、中断屏蔽码