操作系统引论

一、操作系统的概念

  1. 操作系统是一组控制和管理计算机硬件资源软件资源、合理组织计算机的工作流程,方便用户使用的程序的集合。
  2. 操作系统是裸机上的第一层软件,是对硬件功能的首次扩充。

 

(计算机系统的层次图) image

   

二、操作系统(Operating System,简称OS)的作用

  1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 用户在OS的帮助下能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。

  2. OS作为计算机系统资源的管理者 OS的主要功能是针对处理器存储器I / O设备以及**信息(数据和程序)**这四类资源进行有效的管理。

  3. OS用作扩充机器 没有软件配置的计算机系统称为裸机,OS在裸机上分别覆盖了I / O设备管理软件文件管理软件等,通常把覆盖了软件的机器成为扩充机器虚机器

   

三、操作系统的发展历史

人工操作方式→脱机输入输出技术→批处理技术→分时、实时系统→通用操作系统→微机操作系统→网络操作系统→分布式操作系统

  1. 脱机输入输出技术   为解决人工操作阶段存在的人机矛盾以及CPU与I/O速度不匹配的矛盾,引入脱机输入输出技术。主机CPU只与高速的输入输出设备打交道,从而有效地减少了CPU等待低速设备输入输出的时间

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  1. 批处理技术   批处理技术是指计算机对一批作业自动进行处理的一种技术。   早期的计算机系统为了充分利用系统资源,通常把一批作业以脱机输入方式输入到磁带上,并在系统中配置监督程序,依次将作业装入内存,控制磁带上的作业自动地、一个接一个地进行处理,这样就形成了早期的单道批处理系统

  2. 多道程序设计技术     为进一步改进单道批处理系统中CPU和内存利用率较低的问题,引进多道程序设计技术。多道程序设计技术同时将多个作业放入内存并允许作业交替执行,共享系统中的资源。宏观上并行,微观上串行。   多道程序设计技术能有效提高系统的吞吐量改善资源利用率,但是为了协调内存中运行的多道程序,应妥善解决处理机分配内存分配设备分配文件安全作业组织的问题。为解决上述问题而设置的一组软件就形成了操作系统。

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四、操作系统的分类

  1. 单用户操作系统

  2. 批处理操作系统

单道批处理系统:

把一批作业以脱机方式输入到磁带上,在系统中配上监督程序,在它的控制下使这批作业能自动地一个接一个地顺序处理。对作业的处理是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业。

  多道批处理系统:

引入多道批处理的目的: 提高CPU利用率 提高内存和I / O设备的利用率 增加系统的吞吐量

  1. 分时操作系统

  2. 实时操作系统

  3. 其它操作系统

   

五、操作系统的特征及功能

特征: 并发、共享、虚拟、异步性

功能:

  • 进程控制
  • 进程同步
  • 进程通信
  • 进程调度