操作系统考研笔记

第一章 计算机系统概述

1.1_1操作系统的概念、功能和目标

操作系统的概念（定义）

计算机系统的层次结构

从下往上：裸机（纯硬件） == > 操作系统 == > 应用程序（软件） == > 用户

操作系统

是指控制和管理整个计算机系统的①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②提供给用户和其他软件方便的接口和环境；它是计算机系统中最基本的③软件系统。

（执行一个程序前需要将该进程放到内存中，才能被CPU处理）

操作系统的功能

• ①作为系统资源的管理者

  • 提供的功能
    • 处理机管理
    • 存储器管理
    • 文件管理
    • 设备管理

• ②向上提供方便易用的服务

  • GUI图形化操作界面

  • 联机命令接口=交互式命令接口

    • 特点：用户说一句，系统跟着说一句。

  • 脱机命令接口=批处理命令接口

    • 特点：用户说一堆，系统跟着做一堆。

  • 程序接口（由一系列系统调用组成）[系统调用类似于函数调用，是应用程序请求操作系统服务的唯一方式]

    • 可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。普通用户不能直接使用程序接口，只能通过程序代码间接使用。

封装思想：操作系统把一些丑陋的硬件功能封装成简单易用的服务，使用户能更方便地使用计算机，用户无需关心底层硬件的原理，只需要对操作系统发出命令即可。

其他教材中：系统调用=广义指令

• ③作为最接近硬件的层次

  需要实现对硬件机器的拓展

  没有任何软件支持的计算机成为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强，使用更方便的机器。

  通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机

1.1_2操作系统的特征

并发、共享、虚拟、异步

并发

并发

指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。

并行

指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

区别

并行约会：同一时刻同时进行两次约会任务

并发约会：宏观上看，这一天老渣在同时进行两个约会任务。微观上看，在某一时刻，老渣最多正在进行一个约会任务。

操作系统的并发性

指计算机系统中“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着的，而微观上看是交替运行的。

操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。

重要考点

单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发地执行

多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行执行

共享

共享

即资源共享，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。

• 两种资源共享方式：

  • ①互斥共享方式

    • 系统中的某些资源,虽然可以提供给多个进程使用,但一个时间段内只允许一个进程访问该资源