1.操作系统基本概念

• 思维导图

  

1.1 概念和功能

• 概念

  操作系统（Operating System，OS）

  1.操作系统是系统资源的管理者：

  ​ 操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理组织调度计算机的工作和资源分配。

  2.向上层提供方便易用的服务：

  ​ 以便给用户和其他软件方便的接口和环境。

  3.是最接近硬件的一层软件：

  ​ 它是计算机系统中最基本的系统软件。

  

• 操作系统的目标和功能

  1.操作系统作为计算机资源的管理者

  （1）处理机管理

  ​ 处理机的分配和运行都以进程（或线程为基本单位），

  ​ 因而，对处理机的管理可归纳为对进程的管理。

  （2）存储器管理

  ​ 给多道程序的运行提供良好环境，方便用户使用及提高内存的利用率。

  （3）文件管理

  ​ 计算机中的信息都以文件形式存在，负责文件管理的部分称为文件系统。

  （4）设备管理

  ​ 主要任务是完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备。

  2.操作系统作为用户与计算机硬件系统间的接口

  （1）命令接口

  ​ 用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行。

  ​ 使用命令接口进行作业的两种方式：联机控制方式、脱机控制方式。

  ​ 按作业控制方式不同，分 联机命令接口、脱机命令接口。

  ​ a.联机命令接口 又称交互命令接口：

  ​ 适用于分时或实时系统的接口。说一句做一句。

  ​ b.脱机命令接口 又称批处理命令接口：

  ​ 适用于批处理系统。说一堆做一堆。

  （2）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。

  3.操作系统实现了对计算机资源的扩充

  裸机：没有软件支持的计算机。

  操作系统所提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能，使裸机更加强大。

  通常把覆盖了软件的机器成为扩充机器，又称为虚拟机

1.2 特征

• 并发

  • 定义：

  并发是指系统具有同时进行运算或操作的特性。并发性是操作系统最基本的特性。

  注：并发是宏观上同时，微观上交替。而并行是同时。

  如：

  

  • 重点：

  单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发执行。

  多核CPU同一时刻可同时执行多个程序，多个程序可以并行执行。

• 共享

  • 定义：

    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。

  • 分类：

    1.互斥共享方式

    ​ 一段时间只允许一个进程访问资源。

    2.同时共享方式

    ​ 一段时间可多个进程同时对它们进行访问。

  • 并发和共享的关系：互为存在条件

    1.资源共享是以程序的并发为条件的，若系统不允许程序并发执行，则不存在资源共享问题；

    2.若系统不能对资源共享实施有效管理，则会影响到程序的并发执行，设置无法执行

• 虚拟

  • 定义：

  把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体实际存在，逻辑对应物是用户感受到的。

  采用虚拟存储技术，将一台机器的物理存储器变成虚拟存储器，以便从逻辑上扩充存储器的容量。

  微观上看：处理机在各个微小时间段交替为各个进程服务。

  • 分类

  1.空分复用技术

  虚拟存储器

  2.时分复用技术

  虚拟处理机

  • 如果没有并发性，就谈不上虚拟性。

• 异步

  • 定义：

    多道程序环境允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知速度前进。

  • 如果失去并发性，系统只能串行运行程序，那每个程序只会一贯到底。

    只有系统拥有并发性，才会导致异步性。