操作系统的分类和作用

操纵系统基础

• I/O操作 I：input O: output

  • I/O操作是相对于内存来说的，从内存中读取就是输出，写入内存就是输入
  • 输入：键盘、input、read(从文件输入到内存)、recv(从网络上写入内存中)
  • 输出：显示器、打印机、播放音乐、print、write(从内存中写入文件)，send(从内存发送到网络上)

• 计算机的工作分为两个状态

  • CPU工作
    • 做计算(对内存中的数据经行操作)的时候工作
  • CPU不工作
    • I/O操作的时候、单CPU分时操作系统

• 统用操作系统：

  • 多道操作系统、单CPU分时操作系统（分时系统）、实时系统

• 多道操作系统：一个程序遇到IO(阻塞)就会把CPU让给别的程序

  • 注意：CPU是程序公用的，内存是隔离的，并且内存中在IO阻塞的时候会记录上次执行CPU停止的地方
  • 过程：共同存在于一个计算机上的程序从一个程序遇到IO会停止运行等到IO阻塞结束后在执行CPU，变成另一个程序在遇到IO就把CPU让出去让另一个程序紧接着使用同一个CPU这样交叉执行（好处，节省时间，提高CPU的利用率）
  • 缺点：程序之间切换会占用时间（但是多道操作系统的原理整体上还是节省了时间，提高了CPU的利用率）
  • 时空复用的概念

• 单CPU分时操作系统（分时系统）：把时间分成很小很小的段，每段都是很小的时间片，每一个程序轮流执行一个时间片的时间，自己的时间片到了，就轮到下一个程序执行------时间片的轮转

  • 单cpu分时操作系统并没有提高操作系统的利用率
  • 只提高了用户体验

• 实时操作系统：功能少，但专一

  • 实时控制系统：用于飞机飞行，导弹发射等自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时的对飞机或导弹进行控制，获将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器传送过来的数据，然后控制相应的执行机构。

  • 实时信息处理系统：用于银行系统、情报检索系统预定飞机票、查询有关航班航线、票价等事宜，要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求弱于第一类

  • 实时操作系统的主要特点：

    • 及时相应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成
    • 可靠性高。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。

• 操作系统的作用

  • 隐藏了丑陋的硬件接口调用，为应用程序员提共调用硬件资源更好，更简单，更清晰的模型（系统调用接口）。应用程序员有了这些接口后，就不用在考虑硬件操作的细节了，专心开发自己的应用程序即可
  • 将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序（操作系统会自己调度分配资源）