操作系统引论
1.操作系统的定义
- 计算机由硬件、软件组成；操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件。
- 操作系统是控制和管理计算机软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集和。
2.操作系统的的产生以及发展
- 第一代计算机没有操作系统(人工干预完成)
- 缺点:用户完全独占计算机；计算机需要等待人工操作
- 第二代计算机
- 最早的单道批处理系统
- 拥有监控程序，是操作系统的雏形
- 将所有作业用较便宜的计算机(输入输出机)输出到磁带，实际的计算由性能高的计算机(主机)完成
- 优点:减少CPU的空闲时间；提高输入输出的速度
- 第三代计算机
- 20世纪60年代产生了多道程序设计技术
- 多道批处理程序优点。多道(计算机内存中同时存在多道相互独立的程序)；宏观并行(进入内存在的多道程序都在运行)；微观串行(单处理机情况下程序交替运行)
- SPOOLing技术(假脱机技术):计算机不在需要输入输出机；磁盘也不需要搬来搬去
- 多道批处理系统、分时系统的出现标志着操作系统的形成
- 第四代计算机
- 计算机逐渐向微型化、网络化、智能化的方向发展
1.3 操作系统的特征
- 并发性(程序并发，多个事物在同一时间间隔发生)
- 共享性(计算机资源的共享性)
- 虚拟性(物理实体转化为多个逻辑的产物)
- 不确定性(同一程序多次运行的结果相同，但执行的时间等不同)
1.4 操作系统的功能
- 进程管理
- 进程控制(创建、撤销进程以及进程的状态控制)
- 进程同步(互斥/同步方式)
- 进程通信(相互协作的进程之间的信息传递)
- 进程调度(按照一定算法让程序抢占处理机使其运行)
- 存储管理
- 内存分配(程序需要在计算机运行，则需要内存空间)
- 地址映射(程序装入内存的地址转换过程)
- 内存保护(保证每个用户只能访问自己的存储空间)
- 内存扩容(逻辑扩容，在内存中移除暂时不需要运行的程序)
- 设备管理
- 设备分配(根据用户请求分配所需的设备)
- 设备控制(实现物理I/O输出)
- 设备无关性(应用程序独立于物理设备)
- 操作系统接口
- 命令接口
- 程序接口
1.5操作系统的类型
- 批处理操作系统
- 单道批处理
- 特征:自动性、顺序性、单道性
- 多道批处理
- 优点：CPU利用率提高、提高了I/O设备的利用率、增加了系统的吞吐量
- 特征：多道性、无序性、调度性
- 分时操作系统
- 原理:将处理机时间片段切成很多小片段给联机用户程序使用
- 需要解决的关键问题:及时接收、及时处理
- 特征:独占性、多路性、交互性、及时性
- 实时操作系统
- “实时:”计算机对外来信息能够及时处理且在被控对象允许范围内作出反应
- 分为实时控制系统、实时信息处理系统
- 高可靠性：双工体制解决可靠性(两台计算机一主一副并行运行)
- 过载防护：配置缓冲区或者拒绝任务
- 微机操作系统
- CP/M:单用户单任务
- MS-DOS:单用户单任务
- OS/2:单用户多任务
- UNIX:多用户多任务
- Linux:自由开放
- Windows:可视化
