操作系统笔记---操作系统引论

操作系统目标：

• 方便性

• 有效性

• 可拓展性

• 开放性

操作系统的作用：

• OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

• OS作为计算机系统资源的管理者

• OS实现了对计算机资源的抽象

  
  

操作系统的发展过程：

1. 单道批处理系统

2. 多道批处理系统（产生背景：提高资源利用率，系统吞吐量）

3. 分时系统（产生背景：人机交互，多人共用如同独享）

4. 实时系统（产生背景：及时响应外部请求）

5. 微机操作系统：

   1. 单用户单任务操作系统

   2. 单用户多任务操作系统

   3. 多用户多任务操作系统
      

操作系统基本特性：

1. 并行与并发

   1. 并行：两个或多个时间在同一时刻发生

   2. 并发：两个或多个时间在同一时间间隔内发生

2. 共享：

   1. 互斥共享方式

   2. 同时访问

3. 虚拟

   1. 空分复用技术

   2. 时分复用技术

4. 异步

操作系统主要功能：

1.  处理机管理功能

   1. 进程控制

   2. 进程同步

   3. 进程通信

   4. 调度

      1. 作业调度（为该作业建立进程）

      2. 进程调度（将处理机分配给该进程）
         

2. 存储器管理功能

   1. 内存分配

   2. 内存保护

   3. 地址映射（硬件层面上支持相对地址与物理地址的转换）

   4. 内存扩充（非物理扩展，而是虚拟存储技术）

3. 设备管理功能

   1. 缓冲管理（有效缓和cpu和I/O设备速度不匹配）

   2. 设备分配

   3. 设备处理（IO操作）

4. 文件管理功能

   1. 文件存储空间的管理

   2. 目录管理

   3. 文件读/写管理和保护

5. 操作系统与用户之间的接口

   1. 用户接口

      1. 联机用户接口

      2. 脱机用户接口

      3. 图形用户接口
         

   2. 程序接口

6. 现代操作系统新功能

   1. 系统安全

   2. 网络的功能与服务

   3. 支持多媒体
      

OS结构设计

1. 传统操作系统结构：

   1. 无结构操作系统

   2. 模块化结构OS（通过分解和模块化原则控制大型软件复杂度）

      1. 优点：加速开发过程，容易理解和维护

      2. 缺点：设计往往难以满足实际需求

      3. 衡量模块独立性的两个标准

         1. 内聚性：模块内各部分联系紧密程度

         2. 耦合度：模块间相互联系和影响的程度

   3. 分层式结构OS（自底向上的原则，每一步设计都建立在可靠的基础之上）

      1. 优点：1.容易保证系统正确性  2.易扩充和易维护性

      2. 缺点：系统效率降低，每次操作需要自上而下穿越多个层次

2. 微内核OS结构

   1. 足够小的内核：

      1. 包含与硬件紧密相关的部分

      2. 一些较基本的功能

      3. 客户和服务器之间的通信

   2. 基于客户/服务器模式

      1. 优点：

         1. 数据分布处理和存储

         2. 便于集中管理，保障安全可靠

         3. 提高灵活性和可拓展性·

         4. 易于改变应用程序

      2. 缺点：存在不可靠性和瓶颈问题
         

   3. 应用“机制与策略分离”原理

   4. 采用面向对象技术

1. 微内核基本功能：

   1. 进程管理

   2. 低级存储器管理

   3. 中断和陷入处理

      
      

2. 优点缺点 运行效率有所降低

   
   

   1. 提高了系统的可拓展性

   2. 增强了系统的可靠性

   3. 可移植性强

   4. 提供了对分布式系统的支持

   5. 融入了面向对象技术