操作系统引论

目录

操作系统的目标与作用

操作系统的发展过程

操作系统的基本特性：并发、共享、虚拟和异步

操作系统的主要功能

OS结构设计

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• 操作系统的目标与作用

操作系统的目标：方便性、有效性、可扩充性和开放性。

1. 方便性：方便用户，易学易用；

2. 有效性：1提高系统资源的利用率2提高系统的吞吐量；方便性和有效性是设计OS时最重要的两个目标

3. 可扩充性：从无结构到模块化结构再到层次化结构再到微内核结构，能方便的添加新功能和模块以及对原有的功能和模块进行修改;

4. 开放性：系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连OSI国际标准。

操作系统的作用：

1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

2. OS作为计算机系统资源的管理者

3. OS实现了对计算机资源的抽象

 

• 操作系统的发展过程

1. 未配置操作系统的计算机系统

2. 单道批处理系统：内存中始终只保持一道作业，故系统中的资源得不到充分的利用。

3. 多道批处理系统：该系统中用户所提交的作业先存放在外存上，并排成一个“后备队列”，然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存共享CPU和系统中各种资源，这样可以运行程序A时，利用其IO操作暂停执行时的CPU空挡时间再调度另一道程序B……。  优缺点：资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长（由于要排队）（周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为止）、无交互能力（提交作业后直到作业完成，否则用户不能与自己的作业交互）

4. 分时系统：                                                                                                                                特征：多路性（系统允许多台终端同时间连接到一台主机）、独立性（每个终端操作互不干扰，用户感觉像是一人独占主机）、及时性（用户请求在很短时间获得响应）、交互性（用户可通过终端和主机进行交互）。衡量分时系统的标志是响应时间（T=nq）n是终端数。

5. 实时系统 :                                                                                                                                  实时表示”及时“，系统可以实时的完成响应外部事件的请求，在规定的时间范围内完成对该事件的处理，并控制实时任务协调一直地运行。特征多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。和分时在于分时会让这一个时间片用完以后再给具有高优先级的作业分配时间片，但实时会直接中断这一个时间片的使用，唯一目标在于让当前最高优先级的作业完成工作

• 操作系统的基本特性：并发、共享、虚拟和异步

1. 并发。并行与并发：相似但有区别：并行性是指两个或者多个事件在同一时刻发生，而并发是指两个或者多个事件在统一时间间隔内发生。在多道程序环境下，计算机引入了进程这一动态实体来替代程序这一静态实体以完成并发，同时线程也会引入提高系统的并发性

2. 共享。是系统中的资源可以同时被多个并发执行的进程共同使用，有互斥共享和同时访问，就仿佛是读写操作。

3. 虚拟。空分复用技术：利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其他多道程序。时分复用技术：利用处理机的空闲时间允许其他程序。

4. 异步。表现为多个作业的执行顺序和每个作业的执行时间是不确定的关系。

• 操作系统的主要功能

            引入OS目的：为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊、高效的运行，并能最大程度的提高系统中各种资源的利用率，方便用户的使用。

            处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能等基本功能，此外为了方便用户使用OS还需要向用户提供方便的用户接口。

• OS结构设计

            传统操作系统结构（无结构、模块化结构、分层）

            客户/服务器模式

            面向对象程序设计

            微内核OS结构：足够小内核、基于客户/服务器模式、应用”机制与策略分离“原理、采用面向对象技术。优点：提高了系统的可扩展性、增强了系统的可靠性、提高了系统的可移植性、提供了对分布式系统的支持。缺点：系统运行效率有所降低