操作系统绪论

目录

• 操作系统绪论
  • 操作系统分类
  • 操作系统概念
  • 操作系统的功能和目标
    • 作为系统资源的管理者提供的功能
    • 向上层提供方便易用的服务
    • 作为最接近硬件的层次
  • 操作系统的特征
    • 并发
    • 共享
    • 虚拟
    • 异步

操作系统绪论

时间：2020.12.05

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操作系统分类

• windows
• linux
• macOS
  ......

操作系统概念

控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并且合理的调度计算机的工作和资源分配，以提供给用户和其它软件接口和环境，它是计算机系统中的最基本的系统软件

操作系统的功能和目标

作为系统资源的管理者提供的功能

• 处理机调度
• 存储器管理
• 文件管理
• 设备管理

目标：安全和高效

向上层提供方便易用的服务

1. 直接给用户使用的

   • GUI(图形用户界面)
   • 命令接口（用户可以直接使用的）
     • 联机命令接口（一次执行一句命令）
     • 脱机命令接口（一次执行多句命令）

2. 给软件/程序员使用

   • 程序接口

注意：有些时候，也将命令接口和程序接口统称为用户接口

作为最接近硬件的层次

需要实现对硬件机器的扩展

没有任何软件支持的计算机系统称为裸机
通常把覆盖了软件的机器称为扩展机器，又称为虚拟机

操作系统的特征

• 并发

  概念：并发是指两个事件在同一时间间隔内发生。这些事件在宏观上是同步的，但是在微观在却是交替发生的。与之相类似的概念是并行，这是真正意义上的两个或两个以上的事件同时发生，没有先后关系。

  操作系统的并发性是指计算机系统“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看起来是同时运行，微观 上是交替运行的
  操作系统就是伴随着“多道程序设计”而出现的，因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。

  注意：
  单核CPU同一时刻只能运行一个程序，各个程序之间是并发执行的。
  多核CPU同一时刻可以运行多个程序，各个程序之间是并行执行的。

• 共享

  概念：即资源共享，是指系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用

  两种资源共享方式：

  • 互斥共享方式：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但是一个时间段内只允许一个进程访问该资源
  • 同时共享方式：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问

  所谓“同步”往往是宏观上的，微观上其实是这些进程交替的对该资源进行访问的（即分时共享）

  举个例子：
  通过QQ发送文件A，通过微信发送文件B

  1. 两个进程正在并发执行（并发性）
  2. 需要共享的访问硬盘内资源（共享性）

  如果失去并发性，则系统中只有一个程序在运行，则共享性失去存在的意义
  如果失去了共享性，则QQ和微信不能同时访问硬盘资源，则就无法实现同时发送文件，也就无法并发执行。

  所以说并发和共享互为存在条件的

  注意：并发和共享是两个最基本的特征，二者相互为补充条件

• 虚拟

  概念：是指把物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物，物理实体是实际存在的，而逻辑实体上的对应物是用户感受到的。
  空分复用技术：（虚拟存储器技术）
  时分复用技术：宏观上若干个程序同时执行，微观上是交替执行的（虚拟处理器技术）
  注意：如果没有并发性，时分复用和空分复用技术就没有意义，就谈不上虚拟性

• 异步

  概念：在多道程序环境下，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的，而是走走停停，以不可预知的的速度向前推进，这就是进程的异步性。
  注意：只有系统拥有并发性，才能导致异步性