【王道操作系统】第一章 计算机系统概述

一、操作系统的概念

操作系统（Opertaring 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环境；它是计算机系统中最基本的系统软件**。

二、操作系统的功能和目标

1. 操作系统是系统资源的管理者

注：进程是一个程序的执行过程，执行一个程序前**需要将该程序放到内存中**，才能被CPU处理。

提供的功能

• 文件管理

  eg.在各文件夹中找到QQ安装的位置，找到QQ.exe

• 存储器管理

  eg.双击打开QQ.exe，需把数据放入内存

• 处理机管理

  eg.QQ程序正常运行，对应的进程被处理机（CPU）处理

• 设备管理

  eg.开始和朋友视频聊天，需要将摄像头设备分配给进程

目标

• 安全、高效

2.操作系统向上层提供方便易用的服务（封装思想）

提供的功能

命令接口和程序接口统称为用户接口

• 命令接口：允许用户**直接使用**

  • 联机命令接口：用户说一句，系统做一句

    联机命令接口=**交互式**命令接口

    eg. win+R，输入cmd按回车打开命令解释器，使用time指令

  • 脱机命令接口：用户说一堆，系统做一堆

    脱机命令接口=**批处理**命令接口

    eg. *.bat文件

• 程序接口：允许用户通过程序**间接使用**

  • 由一组**系统调用**组成（程序接口=系统调用）

    注：系统调用=系统调用命令=广义指令

  • 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

• GUI（图形用户接口）Graphical User Interface

目标

• 方便用户使用

3.操作系统是最接近硬件的一层软件

• 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**。
• 通常把覆盖了软件的机器称为**扩充机器，又称之为虚拟机**

三、操作系统的特征

1. 并发

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

• 易混淆概念：并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

• 操作系统的并发性：指计算机系统中“同时”运行着多个程序。

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

• 注（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**地执行

2. 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。

• 两种资源共享的方式：

  • 互斥共享方式

    系统中的某些资源，虽然可供给多个进程使用，但**一个时间段内只允许一个进程访问该资源**

    eg. 使用QQ和微信视频，同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程

  • 同时共享方式

    系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问

    eg. 使用QQ发送文件A，同时用微信发送文件B。宏观同时，微观交替访问硬盘。

并发和共享的关系

• 并发和共享是两