操作系统的概述

 

一、计算机系统概述

1.1操作系统的基本概念

1.1.1操作系统的概念：

　　操作系统管理各种计算机硬件，为应用程序提供基础，并充当计算机硬件和用户之间的中介。

　　操作系统是控制和管理整个计算机系统的硬件与软件，合理地组织、调度计算机的工作与资源分配，进而为用户和其他软件提供方便的接口与环境的程序集合。操作系统是计算机系统中最基本的软件。　　

1.1.2操作系统的特征：

　　操作系统是一种软件，它的基本特征包括：并发，共享，虚拟和异步。

1. 并发：多个事件在同一个时间间隔内发生。

• 并发是指一段时间内，多个程序宏观上同时执行，微观上分时交替执行。所以操作系统的并发性是通过分时得以实现
• 并行是指系统具有同时进行运算和操作的特性，在同一时刻可以完成两种或两种以上的工作。并行需要有相关硬件的支持。

　　 2. 共享：资源共享即共享，是指系统中的资源可供多个并发执行的系统共同使用  

• 互斥共享方式：在一段时间内只允许一个进程访问该资源。仅当一个进程访问并释放该资源之后，才允许另一个资源访问。这种资源也叫做临界资源。
• 同时访问方式：在一段时间内允许多个进程同时访问该资源。（同时通常是宏观上，微观上可能是交替对该资源进行访问）

　　3.虚拟：虚拟是指把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物。用于实现虚拟的技术叫做虚拟技术。操作系统利用多种虚拟技术来实现虚拟处理器，虚拟内存和虚拟外部设备等。

• 虚拟处理器技术：通过多道程序设计技术，让多道程序并发来分时使用一个处理器，把一个物理上的cpu虚拟为多个逻辑cpu称为虚拟处理器。（时分复用技术）
• 虚拟存储器技术：将一台机器的物理存储器变为多个虚拟存储器。（空分复用技术）

　　4异步：多道程序环境允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行并不是一贯到底，而是走走停停，它以不可预知的速度前进，这就是异步性。

　　重点：

　　并发和共享是操作系统最基本的两个特征：1.资源共享是以程序的并发为条件的。2.若操作系统不能对资源共享实施有效的管理，则必会影响并发的执行。

1.1.3 操作系统对的目标和功能

 1.操作系统作为计算机资源的管理者

• 处理机管理（也可以叫进程管理）：主要任务包括：进程控制，进程同步，进程通信，死锁处理，处理机调度等、
• 存储器管理：为了给多道程序的运行提供良好的环境。主要任务包括：内存分配与回收，地址映射，内存保护与共享和内存扩充等功能。
• 文件管理：计算机中的信息都是文件的形式存在的，文件管理包括文件存储空间的管理，目录管理，文件读写管理和保护。
• 设备管理：主要任务是完成用户的I/O流，缓存管理，设备分配，设备处理，虚拟设备的功能。

 

2.操作系统作为用户和计算机硬件系统之间的接口

操作系统提供的接口主要分为命令接口和程序接口，也有其他接口如：图形接口GUI。

• 命令接口：分为联机命令接口（也叫交互式命令接口）和脱机命令接口（批处理命令接口）。其中联机命令接口：强调交互性，说一条做一条，适用于实时或者分时系统。脱机命令接口：说一堆做一堆，适用于批处理系统。
• 程序接口：程序接口有一组系统调用（也称广义指令）组成。用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统为其提供服务。
• GUI图形接口。

3.操作系统实现了对计算机资源的扩充

没有任何软件的计算机称为裸机。裸机在最里层，外面是操作系统，操作系统提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能，将裸机变为功能更强，操作更方便的机器。我们通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机。

 

记于2022.3.4日，有感于最近几天的学习效率并不高，想试试费曼输出的方式，于是萌生出了写博客的方法，这是我的第一天，但肯定不会是最后一天！