什么是操作系统

为什么要操作系统

为了使硬件资源高效地，尽可能并行地被用户程序使用；为了给用户程序提供易用的访问这些硬件的方法。因此我们为计算机配备了操作系统。

那么系统又是如何方便用户使用计算机的呢

计算机系统的软件构成

用户程序（）

各类库程序（）

系统调用接口

系统内核

硬件系统

系统内核是操作系统重要而特殊的部分。狭义上说，它就是操作系统。因此它在受保护的状态下运行，为了防止用户程序的干扰与破坏。同时它提供了系统调用接口程序用以方便用户对系统的诸多功能的要求（如：资源申请、使用、释放，进程的创建、结束）。

系统提供了许多的库程序方便用户编写程序使用。它们实际上是一些可重用的，公用的用户子程序。

再往上便是用户程序，它是根据用户对计算机需求而安装的各种应用程序，这些程序都是通过系统提供的进程机制来运行的。

不难看出操作系统以进程的方式组织用户来使用计算机。（进程就是进行当中的程序，也是程序针对某一数据集合的执行过程）

<b>操作系统的历史</b>

在20世纪50年代，为了减少系统操作员的工作时间，提高资源利用率，人们开始利用软件来代替一部分系统操作员的工作，从而产生了最早的操作系统--早期批处理系统，其核心是早期监督程序(Monitor)。

Monitor的工作过程

首先把第一道作业调入主存-->启动作业-->当作业结束后-->调入下一个作业进入主存-->启动运行。

按照这种方式处理作业，各作业间的转换，以及各作业的运行。为了方便用户告知Monitor便产生了作业控制语言；利用作业控制语言所编写的一段用以控制作业运行的程序就是作业控制说明书。

多道程序设计

基本思想：在主存中同时保持多道程序（作业），主机（单CPU）以交替的方式同时处理多到开始着没有结束的多道程序。

任何一道作业的运行总是交替着使用CPU及外设，即用一段时间的CPU，再使用一段时间的I/O设备。当作业A申请i/o放弃cpu时，系统将为作业A启动相应的通道后，把CPU分配给作业B，此时，CPU和I/O设备就并行工作了。依次类推，当B申请I/O时，CPU则分配给作业C。只要系统中有足够道数的作业加上合理的调度，便可以使CPU和I/O获得高度的并行，从而提高资源的利用率。

分时系统

概念：将交互系统与多道程序设计系统相结合而形成了分时系统。在分时系统中，一台计算机与多台终端相连接，用户通过各自的终端和终端命令以交互的方式使用计算机系统。在协调用户分享CPU时，操作系统通常采用“时间片轮转”原则分配CPU给用户程序。一个“时间片”为一个时间单位，所有终端用户轮流使用一个时间片的CPU时间。

主要特征：

（1）并发性：系统能协调多个用户终端，并能控制多道程序同时运行。

（2）共享性：对资源而言，系统在宏观上使各终端用户共享计算机中的各种资源，从微观上它们则是分时的使用这些资源。

（3）交互性：对系统和用户而言，人与计算机系统以对话的形式进行交流。

（4）独占性：对系统和用户而言，系统能使用户有一种计算机系统只有他在使用的感觉。

适用范围：

适用于通用性强，交互性高，对时间需求一般的环境。

实时系统

概念计算机的运算和处理时间与被控制过程或各种事务处理所需要的真实时间相适应。

主要特征：

（1）时钟分辨率高：高时钟中断频度，可实现更精确的计时，保证实时任务的快速响应。

（2）支持可剥夺任务调度：保证实时任务可无条件的剥夺非实时任务的运行。

（3）多级中断机制。高级中断可打断低级终端的处理程序。

使用范围：

适用于对外部的事件信息能在规定时间内做出响应和处理的环境。