整体框架

1、操作系统的层次结构

对于操作系统：

1. 负责管理协调硬件、软件登计算机资源的工作
2. 为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务
3. 操作系统是系统软件，而不是硬件

对于裸机（纯硬件）：

• 例如：CPU、内存、硬盘

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2、操作系统的定义

$操作系统$（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的分配，
• 以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，（从下往上）
• 它是计算机系统中最基本的$系统软件$。（从上往下）

例如：任务管理器

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3、操作系统的功能和目标

① 操作系统$作为系统资源的管理者$（这些资源包括软件、硬件、文件等），

• 需要提供什么功能?

② 操作系统$作为用户与计算机硬件之间的接口$，

• 要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能?

③ 操作系统$作为最接近硬件的层次$，

• 需要在纯硬件的基础上实现什么功能?

3.1、OS 作为系统资源的管理者

补充：进程是一个程序的执行过程。执行前$需要将该程序放到内存中$，才能被 CPU 处理

如下所示：使用 QQ 视频聊天的过程

Step 1：在各个文件夹找到 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

  操作系统的$文件管理$

Step 2：双击打开 QQ.exe

• 需要把该程序相关数据放入内存

  操作系统的$存储器(内存)管理$

Step 3：QQ 程序正常运行

• 对应的进程被处理机（CPU）正常接收

  操作系统的$处理机管理$

Step 4：开始和朋友视频聊天

• 需要把摄像头设备分配给进程

  操作系统的$设备管理$

在实现这些管理的时候，操作系统需要保证这些是安全、高效的

• 这也是操作系统所需要追求的目标

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3.2、OS 作为用户和计算机硬件之间的接口

命令接口：允许用户$直接使用$

程序接口：允许用户通过程序$间接使用$

GUl：现代操作系统中最流行的图形用户接口

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3.2.1、命令接口&程序接口

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联机命令接口 = $交互式$命令接口

• 用户输一句，操作系统做一句

对于 Windows 系统，例如：命令解释器（cmd）

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脱机命令接口 = $批处理$命令接口

例如：其中某个 *.bat 文件

例如：Linux 中使用的 Shell 脚本

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程序接口 = 系统调用

如 C:\Windows\System32\user32.dll 程序员在程序中调用 user32.dll

• 该调用过程即为$系统调用$，即可实现创建窗口等功能。

  只能通过用户程序$间接$使用。

注意：系统调用 = 系统调用命令 = $广义指令$

3.2.2、GUI

GUI：图形用户界面（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。

例如：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。

3.2.3、小结

3.3、作为最接近硬件的层次

需要提供的功能和目标: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$虚拟机$

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类比：

• 硬件:锤子、锯子、木头、钉子…

• 操作系统:优秀的工匠

操作系统对硬件机器的拓展:通过优秀工匠，这些简单的原料可以组织成房子、帆船、匹诺曹。。。

普通用户可直接使用工匠提供的房子、帆船、匹诺曹，而无需关心这些东西在底层是怎么组织起来工作的

4、整体框架