概念
操作系统是控制和管理计算机系统各种硬件和软件资源,合理有效地组织计算机系统工作流程,控制程序的执行,为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口.
特征
并发性
并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序同时运行,但在微观上某一时刻仍然是这些程序分时的交替运 行。
共享性
共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的程序共同使用,这些资源通常称为共享资源。
虚拟性
所谓虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物,物理实体是实实在在存在的而后 者是虚拟的,仅是用户感觉到的。常用的虚拟技术主要包括时分复用技术和空分复用技术。
异步性
所谓异步性是指进程是以不可预知的速度向前推进,不管程序如何运行、什么时候运行但运行的结果都是 相同的。所以异步也就是多进程程序运行的方式、顺序、时间不同但得到相同的结果,此过程即异步。
功能
处理机管理
处理机管理的主要功能是创建和撤销进程,对进程的运行进行协调,实现进程之间的信息交换,以及按照 一定的算法把处理机分配给进程。
文件管理
文件管理主要任务是对用户文件和系统文件进行管理,并保证文件的安全性。文件管理具有对文件存储空 间管理、目录管理、文件的读写管理及文件的共享和保护等功能。
存储器管理
存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境,方便用户使用存储器,提高存储器的利用率 及能从逻辑上扩充内存。存储器管理具有内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充等功能。
设备管理
设备管理用于管理计算机系统所有的外围设备,主要有完成用户进程提出的I/O请求、为用户进程分配其所 需的I/O设备、提高cpu和I/O速度。
操作系统分类
批处理操作系统
批处理是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预,由操作系统控制它们自动运行。这种采用批量 处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统;批处理操作系统不具有交互性,它是为了提高CPU的利用率而 提出的一种操作系统。
单道批处理操作系统
早期由于计算机系统非常昂贵,为了能充分的利用它,尽量让该系统连续运行,以减少空闲时间。为此,通常是把一批作业以脱机的方式输入到磁带上,并在系统中配上监督程序,在它的控制下使这批作业能一个接一个的连续处理。其自动处理过程是:有监督程序将磁带上的第一个作业装入内存,并把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时,又把控制权交还给监督程序,再由监督程序把磁带上的第二个作业调入内存。计算机系统就这样一个作业一个作业的自动处理,直至磁带上的作业全部处理完成为止。
单道批处理操作系统的特征
自动性:无需人工干预,磁带上的作业自动地逐个运行。
顺序性:磁带上的作业顺序进入内存,各道作业的完成顺序与他们进入内存的顺序完全相同。
单道性:内存中有且仅有一道程序运行,当该程序完成或发生异常情况时,才换入后继程序进入内存。
多道批处理操作系统
在单批道处理系统中,内存中有且仅有一道作业,它无法充分利用系统中的所有资源(cpu资源、内存资源、I/O资源),所以为了提高资源利用率,增加系统的吞吐量引入了多批道处理系统。
多批到处理系统的优缺点:资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互护能力。
多批道处理系统需要解决的问题
处理机调度(管理)问题:在多道批处理系统中如何满足多道程序共享cpu,又能保证cpu的利用率?
内存(存储)管理问题:如何给多道程序合理分配内存,防止互相重叠而导致信息丢失及在程序异常的 情况下不会影响其他程序?
I/O设备管理问题:如何将多类型I/O设备分配给多道程序共享,既方便用户对外设的使用,又提 高I/O设备的利用率?
文件管理问题:如何组织程序和数据,方便用户的使用,又能保证安全性和一致性?
作业管理问题:面对多类型、要求系统响应时间不同的各种作业,如何合理组织这些作业供系统调度?
分时操作系统
分时操作系统是一种联机的多用户交互式操作系统,每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作 控制命令,完成作业的运行。分时是指把处理机的 运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处 理机分配给各联机作业使用。分时操作系统为多用户提供了共享计算机资源,达到了共享主机的效果,同 时实现了人机交互。
分时系统的特征:多路性、及时性、独立性、交互性。
实时操作系统
一个能够在指定或者确定的时间内完成系统功能以及对外部或内部事件在同步或异步时间内做出响应 的系统,实时意思就是对响应时间有严格要求,要以 足够快的速度进行处理.分为硬实时和软实时两 种。
实时系统的特征
在分时系统的基础上,实时系统更要求可靠性,一般体现在系统安全性和数据安全性两方面。
嵌入式操作系统
一种运行在嵌入式智能芯片环境中,对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行 统一协调、处理、指挥和控制的系统软件。
网络操作系统
一种在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。
分布式操作系统
一种以计算机网络为基础的,将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互联起来的操 作系统。分布式系统中各台计算机无主次之分,系 统中若干台计算机可以并行运行同一个程序,分 布式操作系统用于管理分布式系统资源。