操作系统1_操作系统概述

操作系统1_操作系统概述

一、 操作系统的基本概念

1.1 操作系统的概念

• 操作系统的概念

  操作系统（operation system），简称OS

  是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它们能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便和有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行

  是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以方便用户使用的程序的集合

  （计算机系统的组成：用户、应用程序、操作系统OS、硬件（裸机））

• 系统软件的概念

  OS是一种系统软件

  系统软件：

  • 与硬件交互
  • 对资源共享进行调度管理
  • 解决并发操作处理中存在的协调问题
  • 数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用

• 操作系统的主要作用

  • 管理与配置内存
  • 决定系统资源供需的优先次序
  • 控制输入设备与输出设备
  • 操作网络与管理文件系统等基本事务
  • 提供一个让用户与系统交互的操作界面

1.2 操作系统的目标和功能

• 目标

  • 有效性（管理系统资源方面）
    • 提高系统资源利用率
    • 提高系统吞吐量
  • 方便性（方便用户使用方面）：方便用户，使计算机易学易用
  • 可扩充性（作为扩充机器方面）：有利于系统功能的扩展
  • 开放性（作为扩充机器方面）：系统遵循开放系统互连OSI国际标准

• 功能

  • 对硬件的首次扩充，地位非常重要

  • 作为计算机系统资源的管理者

    • 处理机管理：进程控制、进程同步、进程通信、调度
    • 存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充
    • I/O设备管理：缓冲管理、设备分配、设备处理
    • 文件管理：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护

  • 作为用户与计算机硬件系统之间的接口

    • 程序接口
    • 命令接口
    • GUI（graphical user interface）图形用户接口

  • 实现了对计算机资源的抽象

    • 将具体的计算机硬件资源抽象成软件资源，方便用户使用
    • 开放了简单的访问方式，隐藏了实现细节
    • 例：使用浏览器进行搜索

  • 计算机都必须加载操作系统才能协调运转

  • 没有操作系统，任何应用软件都无法运行

• 详细功能

  • 进程管理
    • 进程控制：主要功能是为作业创建进程、撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换；在现代OS中，进程控制还应具有为一个进程创建若干个线程的功能和撤销（终止）已完成任务的线程的功能
    • 进程同步：主要任务是为多个进程（含线程）的运行进行协调。有梁两种方式：进程互斥方式（诸线程/进程在对临界资源进行访问时，应采用互斥方式）、进程同步方式（在相互合作去完成共同任务的诸进程/线程间，由同步机构对它们的执行次序加以协调）。为了实现进程同步方式，系统中必须设置进程同步机制
    • 进程通信：其任务是用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。当相互合作的进程/线程处于同一计算机系统时，通常在它们之间采用直接通信方式，即由源进程利用发送命令直接将消息挂到目标进程的消息队列上，以后由目标进程利用接收命令从其消息队列中取出消息
    • 进程调度：包括作业调度（从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配其必须的资源（首先是内存），然后为其建立进程，使它们都成为可能获得处理机的就绪进程，并按照一定算法将其插入就绪队列）、进程调度（从进程的就绪队列中选出一个新进程，把处理机分配给它，并为其设置运行现场，使进程投入执行）
  • 处理机管理
    • 处理机调度类型
    • 处理