目录

一、操作系统的概念

二、操作系统的目标

三、操作系统的作用

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一、操作系统的概念

定义一

操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理地对各类作业进行调度以及方便用户使用的程序集合。

定义二

操作系统是位于硬件层（HAL）之上，所有其它系统软件层之下的一个系统软件，使得管理系统中的各种软件和硬件资源得以充分利用，方便用户使用计算机系统。

二、操作系统的目标

（1）方便性：操作系统使计算机更易于使用。

（2）有效性：操作系统允许以更有效的方式使用计算机系统资源。

• 提高系统资源利用率
• 提高系统的吞吐量

（3）可扩展性：在操作系统中，允许有效地开发，测试和引进新的系统功能。

（4）开放性：实现应用程序的可移植性和互操作性，要求具有统一的开放的环境。

计算机硬件介绍

三、操作系统的作用

1. OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口

（1）计算机用户需要的用户命令：由 OS 实现的所有用户命令所构成的集合常被人们称为 OS 的 Interface（用户接口），有时也称为命令接口。

• 命令的表示形式
• 字符形式：较灵活但因繁琐而难记。
• 菜单形式：试图在字符终端上提供友好的用户界面。
• 图形形式：因直观而易记但不灵活。

（2）应用软件需要的系统调用 System Call：由 OS 实现的所有系统调用所构成的集合被人们称为程序接口或应用编程接口（Application Programming Interface，API）。

OS 作为接口的示意图

操作系统应隐藏复杂的、困难的、丑陋的、特殊的硬件细节，呈现给程序（程序员）良好、清晰、优雅、一致的抽象。—— 自顶向下的观点

操作系统的任务就是创建好的抽象，并实现和管理它所创建的抽象

2. OS 作为计算机系统资源的管理者（软硬件资源）

• 处理机管理， 用于分配和控制处理机。
• 存储器管理，主要负责内存的分配与回收。
• I/O设备管理，负责 I/O 设备的分配与操纵。
• 文件管理，负责文件的存取、共享和保护。
• 用户管理，对于多用户系统，需要管理共享资源，避免发生冲突。

操作系统的任务在相互竞争的程序之间有序地控制对硬件设备的分配。—— 自底向上的观点

资源管理包括用以下两种不同的方式实现多路复用（共享）资源。

• 在时间上复用：不同的程序 “轮流” 使用同一资源，如：CPU、打印机等。
• 在空间上复用：每个客户都得到资源的一部分，如：内存、磁盘等。

3. OS 用作扩充机器

• 裸机：完全无软件的计算机系统。
• 操作系统用作扩充机器功能，使其便于使用。
• 在裸机上覆盖管理软件，实现对设备的操作，并向上提供一组操作命令。
• 隐藏对设备操作的具体细节，实现对硬件操作的多个层次的抽象。
• 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。