系统概述

操作系统

概念

• 负责管理协调硬件软件等计算机资源的工作

• 为上层用户，应用程序提供简单易用的服务

• 是一种系统软件

  • 是最接近硬件的软件

位置

• 电脑运行起来，OS最终是在RAM上

功能和目标

• 资源的管理者

  • 处理机管理
  • 存储器管理
  • 文件管理
  • 设备管理

• 向上层提供服务（封装思想）

  • 给普通用户

    • GUI用户图形界面

    • 命令接口

      • 联机命令接口

        • 用户说一句系统做一句

      • 脱机命令接口

        • 用户说一堆系统做一堆

  • 给程序员

    • 程序接口

      • 系统调用（广义指令）

• 对硬件机器的扩展

  • 扩充机器
  • 是最接近硬件的一层软件

操作系统的特征

并发

• 并发：宏观上同时发生，微观上交替发生

• 并行：同一时刻发生

• 操作系统伴随着多道程序技术出现的，所以操作系统和程序并发一起诞生

• 单核CPU

  • 同一时刻只能一个程序执行

• 多核CPU

  • 同一时刻多个程序并行执行

共享

• 资源共享方式

  • 互斥共享

    • 宏观上一段时间内只允许一个进程访问该资源

  • 同时共享（分时共享）

    • 宏观上允许一个时间段内多个进程访问，微观上交替访问

虚拟

• 把物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物

• 空分复用

  • 内存和外存之间，虚拟存储技术

• 时分复用

  • 虚拟处理机，并发

异步

• 由于并发，进程不是一贯到底，而是走走停停，以不可知的速度往前推进，这就是异步性
• 要有并发性才有异步性

操作系统的发展和分类

手工操作阶段

• 用户独占主机
• 缺点：人机速度矛盾
• 纸带机进行读写

批处理阶段

• 单道批处理系统（引入脱机输入输出技术）

  • 依旧是一个完成再一个，串行
  • 优点：缓解人机速度矛盾
  • 缺点：资源利用率依然很低，内存中仅能有一道程序运行
  • 外围机+磁带完成输入输出

• 多道批处理系统（操作系统开始出现）

  • 像流水线一样，可以并发了
  • 优点：多道程序并发执行，资源利用率高
  • 缺点：不提供人机交互功能，无法调试，输入参数，用户提交作业之后只能等待计算机处理完成

分时操作系统

• 优点：提供人机交互功能，以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务
• 缺点：不能优先处理紧急任务，对每个作业和用户都是完全公平

实时操作系统

• 硬实时系统

  • 必须在绝对严格的规定时间内完成处理
  • 导弹控制系统，自动驾驶系统

• 软实时系统

  • 能接受偶尔违反时间规定
  • 12306余票

• 优点：能优先处理紧急任务

网络操作系统

分布式操作系统

个人计算机操作系统