操作系统基础01

一、操作系统引论

1 操作系统的目标

   （1）方便性：方便用户使用

   （2）有效性：一方面提供系统资源的利用率，另一方面提高系统的吞吐量

   （3）可扩充性：从早期无结构发展成模块化结构，进而发展到层次化结构，近年来采用微内核结构

   （4）开放性：系统要遵循世界标准规范

2 操作系统的作用

   （1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

   （2）OS作为计算机系统资源的管理者：计算机系统中包括了处理机、存储器、I/O设备、文件等资源，处理机管理包括分配和控制处理机，存储器管理主要负责内存的分配和回收，I/O设备管理是负责I/O的分配和回收，文件管理则是用于实现对文件的存取、共享和保护

   （3）OS实现了对计算机资源的抽象：例如通过一组数据结构以及I/O指令，用户即可利用这些数据结构及操作命令来进行数据输入和输出

3 操作系统的发展过程

  （1）人工操作方式：用户独占全机，CPU等待人工操作

  （2）脱机输入和输出：主要为解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，特点是：减少了CPU的空闲时间，提高了I/O速度

  （3）单道批处理系统：将一批作业同时装载，但一个一个执行，故不能充分利用系统资源

  （4）多道批处理系统：将一批作业同时装载，排成一个后备队列，按照作业调度算法，选择某一个作业进入内存，开始运行，若有I/O操作，则暂停，切换其他作业运行

             优缺点是：资源利用率高，系统吞吐量大，平均周期时间长，无交互能力

   （5）分时系统：分时系统的发展动力是人机交互和共享主机，要求能够及时接受和及时处理，及时接受是指能及时接受用户的输入，及时处理是指用户的作业及命令能够及时运行和控制，其特征是：多路性（允许多个用户共享主机）、独立性（用户之间的操作互不干扰）、及时性（用户的请求在很短时间内获得响应）、交互性（用户可通过终端与系统对话）

    （6）实时系统：系统能够及时响应外部事件的请求，在规定时间内对该事件进行处理。其特征是：多路性（多路现场信息采集）、独立性（多路信息互不干扰）、及时性（以控制对象所要求的截至时间来确定）、交互性（对用户发出的命令，系统能够及时响应）、可靠性（实时系统要求系统高度可靠）

4 操作系统的基本特征

   （1）并发：通过引入进程实现并发

   （2）共享：即资源复用，实现资源共享的方式包括：互斥共享（临界资源，一段时间内只能有一个进程访问），同时访问（如磁盘设备，宏观上同时，微观上交替进行）

   （3）虚拟：通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物，包括时分复用技术，如虚拟处理机技术和虚拟设备技术，空分复用技术，如虚拟存储器技术

   （4）异步：进程的执行是以走走停停的方式进行