OS--学习笔记：操作系统概述

一、操作系统概述

1.操作系统的概念、特征、功能、提供的服务

1. 操作系统的概念、特征、功能、提供的服务

   • 概念：控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，合理地组织、调度计算机的工作与资源的分配，进而为用户和其他软件提供方便接口与环境的程序集合。OS是计算机系统中最基本的系统软件。

   • 特征：并发(OS两个最基本的特性之一)、共享(OS两个最基本的特性之一)、虚拟、异步(进程以不可预知的速度向前推进)

     注意：OS利用时分复用和空分复用实现虚拟

     时分复用技术：

     1. 虚拟处理机技术：将一台物理机上的处理及虚拟为多台逻辑上处理机
     2. 虚拟设备技术：将一台物理I\O设备虚拟为多台逻辑上的I\O设备，即可使临时资源变为多个用户”同时“访问的共享设备

     时空复用技术：

     1. 用于对储存空间的管理以提高存储空间的利用率

     值得注意：

     若采用分时复用。设 N 是某物理设备所对应的虚拟逻辑设备数，则每台虚拟设备的平均速度必然等于或低于物理设备速度的1/N。类似的，若采用空分复用。一台虚拟设备平均占用的空间必然等于或低于物理设备所拥有空间的1/N

   • 功能：

     • OS作为资源系统的管理者

       1. 处理机管理:进程控制、进程同步(互斥和同步方式)、进程通信、调度(作业调度和进程调度)
       2. 存储器管理:内存分配(静态和动态)、内从保护、地址映射(逻辑地址)、内存扩充(请求调入功能、置换功能)
       3. 文件管理:实现文件的存取、共享和保护、目录保护
       4. 设备管理:缓冲管理(在I\O设备和CPU设备之间引入缓冲，在内存中设置缓冲区)、设备处理(负责I\O设备的回收(分配)与操纵)

     • OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

       通过命令方式、系统调用方式与图标-窗口方式来实现与操作系统的通信，并获取他的服务

       • OS与用户之间的接口
         1. 用户接口：联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口
       • 程序接口

     • OS实现了对计算机资源的抽象

       1. 随着抽象层次的提高，抽象接口所提供的功能就越强，用户使用起来也越方便

   • 提供的基本服务

     1. 提供用户的：
     • 创建程序
     • 执行程序
     • 数据I\O
     • 信息存取
     • 通信服务
     • 错误检测和处理
     2. 提供给自己的服务
     • 资源分配
     • 统计
     • 保护

2.OS的发展与分类

2. OS的发展与分类

   • 未配置OS的计算机系统

     1. 人工操作方式
        • 缺点：用户独占全机、CPU等待人工操作–即人机矛盾严重
     2. 脱机输入\输出方式
        • 优点：减少了CPU空闲时间、提高了I\O速度

   • 单道批处理系统

     • 优点：缓解人机速度矛盾

     • 缺点：资源利用率依旧很低

   • 多道批处理系统

     • 优点：
       1. 资源利用率高
       2. 系统吞吐量大
     • 缺点：
       1. 无交互能力
       2. 平均周转时间长

   • 分时系统

     • 引入
       • 人-机交互：作业直接进入内存、采用轮转运行方式
       • 共享主机
     • 特征
       1. 多路性
       2. 独立性
       3. 及时性
       4. 交互性

   • 实时系统

     • 系统类型

       1. 工业制造系统
       2. 信息查询系统
       3. 多媒体系统
       4. 嵌入式系统

     • 实时任务分类

       1. 硬实时：必须在严格的规定时间内完成处理
       2. 软实时：能接受偶尔违反时间规定

     • 优点：能优先处理紧急任务

   • 微机操作系统

     • 单用户单任务操作系统
     • 单用户多任务操作系统
     • 多用户多任务操作系统

3.OS的基本结构

注：例外附加一个开发早期的无结构操作系统–又或：整体操作系统

缺点：使编制出的错误多给调试工作带来很多困难；使程序难以阅读和理解，增加维护人员的负担

另外，微内核结构又称为”客户\服务器“结构