操作系统---精髓与设计原理 之 计算机系统概述

1.操作系统的基本概念

1.1operating system 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的，他是计算机系统中最基本的系统软件。操作系统设计的目标是：①有效性,提高系统的资源利用率和吞吐量（此乃OS最初发展的动力）②方便性③可扩充性④开放性。
1.2操作系统的特征

• 并发
• 共享
• 虚拟
• 异步
  1.2.1并发（concurrence）
  并发不同于并行 ，并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。操作系统的并发性是指计算机系统中同时存在多个运行着的程序，因此它具有处理和调度多个程序同时执行的能力。在操作系统中，引入进程的目的是使程序并发执行。而并行则是同一时刻内发生(是指系统具有可以同时进行运算或操作的特性，在同一时刻完成两种或者两种以上的工作。并行性需要硬件的支持，如多流水线或多处理机硬件环境)。在多道程序环境下，一段时间内，宏观上有多道程序在同时执行，而在每一时刻，但处理机环境下实际仅能有一道程序执行，故微观上这些程序还是分时地交替执行。操作系统的并发性是通过分时得以实现的。
  1.2.2共享（sharing）
  资源共享即共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。共享可分为以下两种资源共享方式：
  (1)互斥共享方式
  系统中的某些资源,如打印机，磁带机，虽然它们可以提供给多个进程使用，但为使所打印或记录的结果不致造成混淆，应规定在一段时间内只允许一个进程访问该资源。
  为此，当进程A访问某资源时，必须先提出请求，如果此时该资源空闲，系统便可将之分配给进程A使用，此后若再有其他进程也要访问该资源时（只要A未用完）则必须等待。仅当进程A访问完并释放该资源后，才允许另一进程对该资源进行访问。我们把这种资源共享方式称为互斥式共享，而把在一段时间内允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源，它们都要求被互斥地共享。
  (2)同时访问方式
  系统中还有另一类资源，允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问即“分时共享”。典型的可供多个进程“同时”访问的资源是磁盘设备，一些用重入码编写的文件也可以被“同时”共享，即若干个用户同时访问该文件。
  并发和共享是操作系统两最基本的特征，这两者之间又是互为存在条件的：①资源共享是以程序的并发为条件的，若系统不允许程序并发执行，则自然不存在资源共享问题；②如系统不能对资源共享实施有效管理，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。

1.2.3虚拟（virtual）
虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。在操作系统中利用了多种虚拟技术，分别用来实现虚拟处理器，虚拟内存，虚拟外设等。
在虚拟处理技术中，是通过多道程序设计技术，让多道程序并发执行的方法，来分时使用一个处理器的。此时，虽然只有一个处理器，但它能同时为多个用户服务,使每个终端用户都感觉有一个CPU在专门服务。