操作系统的概述

这篇文章主要是对操作系统概述知识点的记录(复习期末考啊~~~~)，同时希望以后用到的时候方便查阅。操作系统的概述主要会从以下几个知识点来简单的说一下，错误之处还请指教：

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• 操作系统的概念
• 操作系统的历史
• 操作系统的特性
• 操作系统的分类
• 操作系统的硬件环境
• 操作系统的界面形式
• 操作系统的运行机理

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操作系统的概念

• 操作系统的地位
• 操作系统的作用

• 操作系统的定义

  操作系统的地位：操作系统是一个运行于系统硬件层之上，其他系统软件层之下的一个系统软件(注意：操作系统还是属于软件范畴)。操作系统是与计算机硬件关系最为密切的一个系统软件，是对硬件部分的第一次扩充。

  操作系统的作用：操作系统主要有两大作用，第一是管理系统中的各种资源(CPU、内存、设备、文件)，操作系统是资源仲裁者，它负责在资源的各个程序间调度，保证系统中的各个资源得以充分利用；第二是为用户提供友好的界面(API、GUI、行式命令)。

  操作系统的定义：操作系统的定义只有非形式化的定义：地位+作用。即：操作系统是一个运行于系统硬件层之上，其他系统软件层之下的一个系统软件，使得管理系统中的各种软件和硬件资源得以充分利用。

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操作系统的历史

• 操作系统的产生
• 操作系统的完善

• 操作系统的发展

  操作系统的产生：手工操作阶段->批处理阶段->执行处理阶段

  手工操作阶段(20世纪40年代)，缺点：用户在其处理的整个过程中独享系统中的全部资源，手工操作所需的时间很长。
  在此阶段取得的主要成就是：汇编语言和汇编系统的出现。

  批处理阶段(20世纪50年代)：是为了克服手工操作阶段的缺点，摆脱人为干预，实现自动化。
     - 联机批处理
          优点：实现了作业之间转化的自动化，大大缩短了手动操作的时间。
          缺点：在批处理中作业由读卡机到磁带机的传输需要有处理机完成，由于设备的传输速度远远小于处理机的熟读，所以传输过程中浪费了很多的时间。
      - 脱机批处理
          为了克服联机批处理的缺点。思想是：把输入输出操作交给一个功能单纯的卫星机去做，使主机从繁琐耗时的输入输出中解脱出来。
  在此阶段取得的主要成就是：输入输出标准语言、高级语言编译程序、连接配置程序。
  批处理操作是操作系统的雏形。

执行系统阶段(20世纪60年代初期)：
批处理阶段发展到脱机批处理还存在的一个问题是：如需要额外的卫星机、磁带机的装卸需要手动操作。
20世纪60年代初期,硬件取得了两个重要的发展：一是通道(I/O处理机)的引入，而是通道中断主机功能的出现。
执行系统是操作系统的初级阶段。

操作系统的完善：

• 多道批处理系统(20世纪60年代初期)
  执行系统出现不久，人们发现内存中同时存在多道作业是有利的。当一道作业因为等待I/O传输完成而暂时不能运行时，操作系统可以把处理机资源分配给另一道可运行的程序。

• 分时系统(20世纪60年代初期和中期)
  多道批处理系统否定并替代了手工操作，是一种脱机操作方式，但多道批处理系统出现不久，程序员发现任有联机操作的必要，否则无法了解作业的执行情况并对其进行动态控制。如果批处理中出现错误不能及时修改，必须等批处理执行输出后才能从输出报告中得知错误的存在，并对其修改，再次提交，也就是说脱机方式不利于程序的动态调试。

• 实时处理系统(20世纪60年代中期)
  计算机从科学计算到商业数据处理，eg:医疗诊断、航班订票。

• 通用操作系统(20世纪60年代后期)
  将多道批处理、分时、实时等功能结合在一起，构造除了多功能通用操作系统。

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操作系统的特性

• 并发性
• 共享性
• 异步性
• 虚拟性
  其中，并发性和共享性是操作系统最终要的两个特性，所有的OS都必须具备。
  并发和并行的区别：并发是宏观上的，而并行必须是微观的。

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操作系统的分类

• 多道批处理操作系统
  目标：提高资源利用率，提高吞吐量，特点：多道、成批。
  输入井和输出井的主要目的有两个：协调输入输出设备速度与处理器速度之间的差异；为作业调度提供有利的条件，如果没有输入井，系统只能按自然次序处理作业，设置输入井后，系统可以根据调度的需要在输入井中选择进入内存的作业，使得内存中运行的作业搭配合理。

• 分时操作系统(三个特性：多路性、交互性、独占性)

• 实时操作系统(两个特性：及时性、可靠性)
      实时控制
     实时信息处理

• 通用操作系统

• 单用户操作系统
• 网络操作系统

• 分布式操作系统
  -分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式，他保持网络操作系统的全部功能，同时具备以下新特性：统一的操作系统、资源的进一步共享、可靠性、透明性

• 多处理器操作系统

• 嵌入式操作系统
• 多媒体操作系统
• 智能卡操作系统
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操作系统的硬件环境

• 定时装置
      1.绝对时钟(不发生中断)
      2.间隔时钟(每个固定的时间，会发生一次时钟中断)

• 系统栈

• 特权指令与非特权指令
• 处理器状态(管态和目态)及状态转换
• 地址映射机构
• 存储保护设施
• 中断装置
• 通道与DMA控制器

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操作系统的界面形式

• 交互终端命令
• 图形用户界面
• 作业控制语言
• 系统调用命令
      系统调用命令通常可分为以下几类：
      1.与文件相关的系统调用命令，如建立文件、撤消文件、打开文件、关闭文件、读写文件；
      2.与进程相关的系统调用命令，如创建子进程、撤销子进程、跟踪子进程；
      3.与进程通信相关的系统调用命令，如发送消息、接收消息、发送信件、接收信件；
      4.与资源相关的系统调用命令，如申请资源、释放资源。