操作系统的概念、功能和目标

知识总览

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操作系统概念

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1）常见操作系统

2）一台电脑的诞生

操作系统（Operating System， OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源分配；以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系统软件。

总结下来：

1. 操作系统是系统资源的管理者。

2. 是最接近硬件的一层软件。

3. 向上层提供方便易用的服务。

直观的例子：打开 Windows 操作系统的“任务管理器”（快捷键：Ctrl+Alt+Del）

操作系统的功能和目标

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作为系统资源的管理者

补充知识：执行一个程序前需要将该程序放到内存中（由操作系统完成），才能被CPU处理。

用QQ和朋友视频聊天的过程：

Step 1：在各个文件夹中找到 QQ 安装的位置（如 D:/Tencent/QQ/Bin）（逐层打开文件夹，找到QQ.exe这个程序（可执行文件）的存放位置）

Step 2：双击打开 QQ.exe（需要把该程序相关数据放入内存，由存储器管理完成）

Step 3：QQ 程序正常运行（对应的进程被处理机（CPU）处理）

Step 4：开始和朋友视频聊天（需要把摄像头设备分配给进程，由设备管理完成）

向上层提供方便易用的服务

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。

1）向上层提供简单易用服务，示例一

很多现代操作系统都提供GUI：图形化用户接口（Graphical User Interface）用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数。

例子：在 Windows 操作系统中，删除一个文件只需要把文件“拖拽”到回收站即可。

2）向上层提供简单易用服务，示例二（早期形式，命令行）

联机命令接口实例（Windows系统） 联机命令接口=交互式命令接口。（特点：用户说一句系统跟着做一句）

Step 1：win键+R

Step 2：输入cmd，按回车，打开命令解释器

Step 3：尝试使用 time 命令

3）向上层提供简单易用服务，示例三（早期形式，命令行）

脱机命令接口实例（Windows系统） 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）

使用windows系统的搜索功能，搜索C盘中的 *.bat文件，用记事本任意打开一个。可以发现，该格式文件中，记录了一堆命令，每一个命令可以理解是一个联机命令，即一个*.bat文件包含了一堆联机命令。

4）向上层提供简单易用服务，示例四

程序接口：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。

如：写C语言“Hello world”程序时，在 printf 函数的底层就使用到了操作系统提供的显式相关的“系统调用”。

小结：

作为最接近硬件的层次

操作系统作为最接近硬件层次需要做的事情：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成为扩充机器，又称之为虚拟机。

思考：如何理解“操作系统需要实现对硬件机器的拓展”？

答：类比汽车：

发动机——只会转；轮胎——只会滚；

在原始的硬件机器上覆盖一层传动系统——让发动机带着轮子转——使原始的硬件机器得到拓展。

操作系统对硬件机器的拓展：将CPU、内存、磁盘、显示器、键盘等硬件合理地组织起来，让各种硬件能够相互协调配合，实现更多更复杂的功能。

普通用户无需关心这些硬件在底层是怎么组织起来工作的，只需直接使用操作系统提供的接口即可。

小结

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