操作系统综述

操作系统的概念、功能和目标

OS概念

OS的概念(从层次结构)

• 协调硬件和软件的资源分配
• 为上层软件提供接口和环境
• 是系统软件

OS的功能和目标

系统资源的管理者

• 功能
  • 文件管理
  • 内存管理(将程序相关数据放入内存)
  • 处理机管理(CPU分配)
  • 设备管理(如:摄像头等设备)
• 目标
  • 安全,高效

用户和计算机硬件间的接口

• 功能
  • 命令接口(用户直接使用)
    • 联机命令接口(交互式命令接口)
      说一句,左一句.
    • 脱机命令接口(批处理命令接口)
      说一堆,做一堆, 如*.bat文件.
  • 程序接口(通过程序间接使用)
    • 系统调用(广义指令)
      如调用dll.
  • GUI(图形用户界面)

作为最接近硬件的层次

• 功能,目标
  • 实现硬件机器的拓展
  • 没有软件支持的计算机称为"裸机"
  • 覆盖了软件的计算机称为"扩充机器",或"虚拟机"
  • 体现了封装思想

操作系统的特征

• 并发, 共享
  基本特征, 互为条件
• 虚拟, 异步

基本特征

并发

• 操作系统的并发性: 同时存在多个运行着的程序
• 并发: 宏观同时, 微观交替
• 并行: 两个/多个事件同时发生
• 操作系统和程序并发是一起诞生的
• 多核CPU, 硬件上的并发
• 但操作系统的并发性必不可少

共享

资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用
两种方式

• 互斥共享
  如QQ和微信使用摄像头
• 同时共享
  QQ发送文件A, 微信发送文件B

并发和共享的关系

互为存在条件
例子: 两个进程正在并发执行, 则其需要共享地访问硬盘资源

其他特征

虚拟

虚拟内存

例子: 物理只有4GB, 但是可以同时运行总量大于4GB的内存(空分复用技术)

虚拟CPU

例子: 单核CPU同时打开多个应用程序.(时分复用技术)

异步

• 在多道程序环境下, 允许多个程序并发执行
• 由于资源有限
• 进程的执行不是一贯到底的,而是以不可预知的速度向前推进.
• 由并发性导致

操作系统的发展和分类