操作系统引论

1.为什么要学习操作系统？

需要总体上掌握系统设计

操作系统包括了所有软件设计/实现问题，资源共享/管理、安全和身份验证、灵活性，健壮性、友好界面设计

存在人们意识不到的大量“操作系统”

• 嵌入式系统（PDA、手机-WP7，Android、机顶盒等）

• 应用系统中的小操作系统（MINI-OS）

• 日常生活中并不总是使用Windows系列的操作系统（Unix、Linux、Apple Macintosh、IBM OS/2等）

涉及到计算机科学的很多领域:

• 计算机体系结构/硬件

• 软件设计

• 程序设计语言

• 数据结构

• 算法

• 抽象

2.操作系统的目的/目标

执行用户程序并使用户问题更易解决。

以一种有效的方式使用资源（有效性--系统管理人员的观点）。

使计算机系统更易于使用（方便性--用户的观点）。

采用新的OS结构,易于功能的增、删、改（可扩充性）。

要求统一开放的环境，各种类型的计算机硬件系统，出自不同的厂家，能通过网络集成并能够正确、有效地协同工作，实现应用程序的移植（开放性）。

3.计算机系统的组成

1.计算机系统的组成

      硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅存）、I/O、I/O控制系统

      软件系统：系统软件、应用软件

     系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译系统

     应用软件：提供给用户进行解题。如，科学计算、事务管理

2.计算机系统的层次结构

4.操作系统的作用

• OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

• 命令方式

• 系统调用方式

• 图形、窗口方式

OS作为计算机系统资源的管理者

管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信息（数据和软件）；

管理的内容：资源的当前状态（数量和使用情况）、资源的分配、回收和访问操作，相应管理策略（包括用户权限）……

OS实现了对计算机资源的抽象

在裸机上添加：设备管理、文件管理、存储管理（针对内存和外存）、处理机管理（针对CPU）；

即OS用作扩充机器 (extended machine)/虚拟机(virtual machine)。

5.操作系统的基本特征

1、并发

   宏观上：多道程序同时在执行

   微观上：任何时刻只有一道程序在执行，即微观上多道程序在CPU上轮流（交替）执行（单机）

并行(parallel)： 与并发相似，指多道程序在同一时刻执行，但需多个硬件支持

程序和进程：在多道程序系统中，程序不能独立运行，更不能和其它程序并发执行。引入进程的目的，就是为了使多个程序并发执行。

进程是OS中拥有资源并独立运行的基本单位。引入线程后，把进程作为分配资源的基本单位，把线程作为独立运行和独立调度的基本单位，进一步提高系统的并发性。

2、共享

指系统中的资源不再为某道程序所独占，而是供多道程序共同使用。

3、虚拟

4、异步

6.操作系统的功能

1、处理机管理的功能