操作系统的概念、功能、目标(系统资源的管理者、提供接口、作为扩充机器)

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1.常见的操作系统举例

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2.操作系统的层次结构

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3.操作系统的概念

• 系统最基本最核心的软件，属于系统软件
• 控制和管理整个计算机的硬件和软件资源
• 合理的组织、调度计算机的工作与资源的分配
• 为用户和其它软件提供方便的接口和环境

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4.操作系统的功能和目标

先放一张思维导图，大致知道操作系统的具体功能和目标，然后再一一展开叙述

用一个直观的例子来理解上述图中操作系统的功能：

• 我们假设：用户是雇主，操作系统是工人（用来操作机器），计算机是机器（由处理机(CPU)、存储器、设备、文件几个部件构成）
• 工人有熟练的技能去控制和协调各个部件的工作，这就是操作系统对资源的管理
• 同时，工人必须接受雇主的命令，这就是“接口”
• 有了工人，机器就能发挥更大的作用，因此工人就成了“扩充机器”
• 工人操作机器、机器有了更大的作用比如GUI界面，于是工人便成了扩充机器，去扩充GUI界面等功能

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4.1 作为计算机系统资源的管理者

管理软硬件资源、合理的组织、调度计算机的工作与资源的分配

对于处理器(CPU)管理：

• 在多道程序环境下，cpu的分配和运行都以进程（或线程）为基本单位，因此对cpu的管理可理解为对进程的管理。进程管理的主要功能包括进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。附上一张图理解对进程的管理

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对于存储器管理：

• 为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用及提高内存的利用率，主要包括内存分配与回收、地址映射、内存保护与共享和内存扩充等功能

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对于文件管理：

• 计算机中所有的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件的管理的部分称为文件系统，文件管理包括文件存储空间的管理、目录管理及文件读写管理和保护等

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对于设备管理：

• 设备管理的主要任务是完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率，主要包括缓存管理、设备分配、设备处理和虚拟设备等功能

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以上4种管理功能都由“工人”负责，“雇主”无序关注

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4.2 作为用户与计算机硬件系统之间的接口

• 为了让用户方便、快捷、可靠的操作计算机硬件并执行自己的程序，操作系统提供了用户接口
• 操作系统提供的接口分为两类：命令接口和程序接口
• 命令接口：用户可以直接使用的，利用这些操作命令来组织和控制作业的执行
• 程序接口：用户通过程序间接使用的，编程人员可以使用它们来请求操作系统服务

对于命令接口：

• 命令接口分为两类：联机命令接口和脱机命令接口，用户可以直接调用
• 联机命令接口：又称交互式命令接口，适用于分时或实时系统的接口，由一组键盘操作命令组成。用户输入一条指令，操作系统就执行一条指令
  
  

• 脱机命令接口：又称批处理接口，使用于批处理系统，由一组作业控制命令组成。用户输入一堆指令，操作系统运行一堆指令。在操作系统运行这些命令时用户不可干预
  
  

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对于程序接口：

• 程序接口：由一组系统调用（也称广义指令）组成
• 用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统为其提供服务，只能通过用户程序间接调用
• 如使用各种外部设备、申请分配和回收内存及其它各种要求
  
  

动态链接库英文为DLL，是Dynamic Link Library的缩写。DLL是一个包含可由多个程序，同时使用的代码和数据的库

• 比如常见的图形用户界面程序接口GUI
  
  

• 易懵概念：系统调用=系统调用命令=广义指令

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4.3 作为扩充机器(虚拟机)

• 没有任何软件支持的计算机称为裸机
• 覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机