操作系统：操作系统概论

前言

大家好，好久不见哈，我这个人向来是三天打鱼两天晒网，又好久没有更新了。额，这次更新是因为操作系统要期中考试了，所以我这个，得临阵磨枪一下。于是写一写博客来记录一下复习感受。本博客是对费翔林和骆斌主编的操作系统教程第五版的知识总结和感悟，感谢前辈的优秀教材，让我深深地感到学不完了。闲言少叙，开始学习。

1. 操作系统概观

1.1 操作系统与计算机系统

1.1.1 操作系统

操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务、合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的最基本的软件系统。
计算机系统的软硬件层次结构
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1.1.2 硬件软件

1.1.2.1 硬件

硬件（裸机）：提供基本的可计算性资源，包括处理器、寄存器、内存储器、外存储器、及各种I/O设备。硬件按照用户需求接收和存储信息，处理数据并输出运算结果。

1.1.2.2 软件

软件：由程序、数据及文档组成。可分为：系统软件、支撑软件和应用软件。
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1.1.2.2.1 系统软件（操作系统层）

系统软件（操作系统层）：最靠近硬件的一层软件。一方面直接与硬件交互，在裸机上运行，把硬件的复杂性封装起来，负责管理和控制机器硬件并对其做首次扩充和改造，主要做好资源的调度与分配、信息的存取与保护、并发活动的协调与控制等工作。另一方面和上层支撑软件和应用软件交互，把他们与计算机硬件隔离开来，为程序员提供方便的编程接口，有力的功能支撑，良好的运行环境、使得计算机系统成为完善、可用的高效的计算平台。

1.1.2.2.2 支撑软件

工作基础建立在被操作系统扩充功能的机器上，利用操作系统所提供的扩展指令集，可以较容易的实现编译程序、汇编程序、语言处理程序、窗口系统、数据库处理系统和其他实用程序、支持应用软件的开发和运行。支撑软件中的一部分通常可归入系统软件一类，但并不属于操作系统的组成部分。

1.1.2.2.3 应用软件

解决用户特定的或不同应用所需要的信息处理问题，任何计算机系统的价值都要通过应用软件的价值来评定和实现。

1.2 操作系统资源管理技术

1.2.1 资源管理

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1.2.1.1 资源复用

资源复用：操作系统让众多进程共享物理资源。
物理资源复用共享两种基本方法：
空分复用共享:表明资源可以从空间上分割成更小的单位供进程使用。
时分复用共享：表明资源可以从时间上分割出更小的单位供进程使用。可分为时分独占式(磁带机)和时分共享式。
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1.2.1.2 资源虚化

解决同类物理资源数量不足，为应用程序提供易于使用的虚拟资源并创建更好的运行环境。
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1.1.2.3 资源抽象

用于处理系统复杂性，重点解决资源易用性。
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1.2.2.4 组合使用抽象和虚化技术

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1.2.2 操作系统中的基础抽象

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为了方便对物理资源的管理和控制，引入进程、虚拟、文件。他们基于某种或某些资源形成三种最基本的抽象：进程抽象、虚存抽象、文件抽象。

1.2.2.1 进程抽象

是对进入内存的执行程序在处理器上操作的状态集的一个抽象。
进程是处理器的一种抽象。

1.2.2.2 虚存抽象

是对物理主存的抽象，进程可获得一个硕大的连续地址空间来存放可
执行程序和数据，可使用虚拟地址来引用物理主存单元。
虚存是对内存的一种抽象

1.2.2.3 文件抽象

是对磁盘之类存储设备的多层次抽象
是设备的一种抽象
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1.2.3 操作系统虚拟机

操作系统虚拟机是在裸机上配置操作系统，由操作系统对物理计算机实施仿真而获得的，为用户提供一种简单、清晰、易用、高效的计算机模型。
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1.3 操作系统的定义和作用

定义：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务、合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的最基本的软件系统。
作用：

服务用户观点：作为用户接口和公共服务程序
进程交互观点：作为进程执行的控制者和执行者
系统实现观点：作为扩展机或虚拟机
资源管理观点：作为资源的管理者和控制者

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1.4 操作系统的功能和特性

1.4.1操作系统功能

处理器管理
存储管理
设备管理
文件管理
联网与通信管理
用户接口

1.4.2 操作系统特性

1、并发性

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在这里插入图片描述 2、共享性：透明资源共享、独占资源共享

3、异步性（随机性）
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2. 操作系统的形成与发展

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2.1 人工操作阶段

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2.2 执行系统阶段

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2.3 多道程序设计与操作系统的形成

2.3.1 多道程序设计

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2.3.2 操作系统的形成

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2.4 操作系统的发展与分类

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2.4.1 批处理操作系统

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2.4.2 分时操作系统

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2.4.3 实时操作系统

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2.4.4 操作系统的进一步发展

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3. 操作系统的基本服务和用户接口

3.1 基本服务和用户接口

3.1.1 基本服务

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3.1.2 用户接口

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3.2 程序接口与系统调用

3.2.1 系统调用

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3.2.2 API库函数和系统调用

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3.2.3 系统调用分类

1、进程管理
2、文件管理
3、设备管理
4、存储管理
5、进程通信
6、信息维护

3.2.4 系统调用实现

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3.2.5 系统调用与函数调用之间的区别

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3.3 操作接口与程序控制

3.3.1 作业控制方式

3.3.1.1 联机作业控制接口

1、字符型用户界面
a、命令行方式
b、批命令方式
2、图像用户界面

3.3.1.2 脱机作业控制接口

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3.3.2 命令解释程序

命令实现的两种方式：
1、命令解释程序包含命令的执行代码
2、由专门的“实用程序”实现

3.3.3 Linux命令解释程序shell

不是操作系统的组成成分，但是体现了许多操作系统特性。工作过程：
1、读取键盘输入的命令行
2、判断命令是否正确，改造命令行参数为系统调用execve（）内部处理形式。
3、终端进程调用fork（）创建子进程，自身则用系统调用wait（）来等待子进程完成。
4、子进程运行时，调用execve（），根据命令指定的文件到目录中查找可执行文件，调入内存并执行这个实用程序。
5、做必要的判别工作。