1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 目标
操作系统的主要目标：方便性、有效性、可扩充性和开放性。
1.1.2 作用
1、作为用户与计算机硬件之间的接口
2、作为计算机系统资源的管理者
3、用作扩充机器
1.2 操作系统的发展过程
1、人工操作方式
时间：
1946-50年代中，电子管时代，计算机速度慢，无操作系统，计算机资源昂贵。
工作方式：
用户：既是程序员又是操作员；用户是计算机专业人员
编程语言：机器语言；
输入输出：纸带或卡片；
工作特点：
用户独占全机，资源利用率极低；
CPU等待用户，计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低；
主要矛盾：
人机矛盾----人工操作严重降低了计算机资源的利用率
提高途径：
脱机输入/输出技术。
2、脱机输入/输出（Off-Line I/O）方式
工作特点：
等待人工操作纸带输入数据的不是CPU,而是外围机，一定程度上解决人机矛盾。
主要优点：
减少了CPU的空闲时间
提高I/O速度
主要缺点：
系统开销大
3、单道批处理系统
工作特点：
单道性、顺序性、自动性
主要优点：
一定程度解决人机矛盾，CPU与I/O速度矛盾；
提高了资源利用率和系统吞吐量；
算做OS的前身，但还不是现在所理解的OS；
4、多道批处理系统
工作特点：
无序性、多道性、调度性
主要优点：
资源利用率高：CPU和内存利用率较高；
系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；
主要缺点：
平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；
无交互能力：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不利于调试和修改；
多道批处理系统解决的问题:
处理机管理问题
内存管理问题
I/O设备管理问题
文件管理问题
作业管理问题
操作系统的定义:
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度（多道），方便用户使用的程序的集合。
5、分时系统:
分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时系统是多道程序的逻辑扩充
工作特点：
多路、独立、及时、交互
多路性：多个用户同时使用一台计算机,共享CPU和其他资源，充分利用系统资源。
宏观上：是多个人同时使用一个CPU
微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU
6、实时系统:
系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
实时系统的引入：
（1）实时控制 （2）实时信息处理
实时系统的实现：
系统必修有能够保证其承担的多个任务在规定的时间完成，调度和能力是关键。
按任务执行时是否呈现周期性来划分：
周期性实时任务
非周期性实时任务——截止时间
根据对截止时间的要求来划分
硬实时任务
软实时任务
总结
(1)单用户OS：一次只能支持一个用户作业的运行。
(2)批处理OS：用户作业以成批的方式提交给计算机。
(3)分时OS：允许多个用户同时与计算机系统交互。
(4)实时OS：能够及时响应随机发生的外部事件，并对外部事件做出快速处理，对来自外部的请求和信号在限定的时间范围内做出响应。实时性和可靠性是其重要特点。
(5)网络OS：面向网络上多用户，提供基本的网络操作所需要的功能，如文件共享，内存管理和进程任务调度等。
(6)分布式OS：是最高级的操作系统，管理整个系统(包括网络)中的所有资源，负责所有资源的分配和调度、任务
分布式操作系统的主要特点是各节点的自治性；资源共享的透明性；各节点间的协同性；系统的坚定性。