操作系统引论

1.操作系统的定义

• 计算机由硬件、软件组成；操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件。
• 操作系统是控制和管理计算机软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集和。

2.操作系统的的产生以及发展

• 第一代计算机没有操作系统(人工干预完成)

• • 缺点:用户完全独占计算机；计算机需要等待人工操作

• 第二代计算机

• • 最早的单道批处理系统
  • 拥有监控程序，是操作系统的雏形
  • 将所有作业用较便宜的计算机(输入输出机)输出到磁带，实际的计算由性能高的计算机(主机)完成
  • 优点:减少CPU的空闲时间；提高输入输出的速度

• 第三代计算机

• • 20世纪60年代产生了多道程序设计技术
  • 多道批处理程序优点。多道(计算机内存中同时存在多道相互独立的程序)；宏观并行(进入内存在的多道程序都在运行)；微观串行(单处理机情况下程序交替运行)
  • SPOOLing技术(假脱机技术):计算机不在需要输入输出机；磁盘也不需要搬来搬去
  • 多道批处理系统、分时系统的出现标志着操作系统的形成

• 第四代计算机

• • 计算机逐渐向微型化、网络化、智能化的方向发展

1.3 操作系统的特征

• 并发性(程序并发，多个事物在同一时间间隔发生)
• 共享性(计算机资源的共享性)
• 虚拟性(物理实体转化为多个逻辑的产物)
• 不确定性(同一程序多次运行的结果相同，但执行的时间等不同)

1.4 操作系统的功能

• 进程管理

• • 进程控制(创建、撤销进程以及进程的状态控制)
  • 进程同步(互斥/同步方式)
  • 进程通信(相互协作的进程之间的信息传递)
  • 进程调度(按照一定算法让程序抢占处理机使其运行)

• 存储管理

• • 内存分配(程序需要在计算机运行，则需要内存空间)
  • 地址映射(程序装入内存的地址转换过程)
  • 内存保护(保证每个用户只能访问自己的存储空间)
  • 内存扩容(逻辑扩容，在内存中移除暂时不需要运行的程序)

• 设备管理

• • 设备分配(根据用户请求分配所需的设备)
  • 设备控制(实现物理I/O输出)
  • 设备无关性(应用程序独立于物理设备)

• 操作系统接口

• • 命令接口
  • 程序接口

1.5操作系统的类型

• 批处理操作系统

• • 单道批处理

• • • 特征:自动性、顺序性、单道性

• • 多道批处理

• • • 优点：CPU利用率提高、提高了I/O设备的利用率、增加了系统的吞吐量
    • 特征：多道性、无序性、调度性

• 分时操作系统

• • 原理:将处理机时间片段切成很多小片段给联机用户程序使用
  • 需要解决的关键问题:及时接收、及时处理
  • 特征:独占性、多路性、交互性、及时性

• 实时操作系统

• • “实时:”计算机对外来信息能够及时处理且在被控对象允许范围内作出反应
  • 分为实时控制系统、实时信息处理系统
  • 高可靠性：双工体制解决可靠性(两台计算机一主一副并行运行)
  • 过载防护：配置缓冲区或者拒绝任务

• 微机操作系统

• • CP/M:单用户单任务
  • MS-DOS:单用户单任务
  • OS/2:单用户多任务
  • UNIX:多用户多任务
  • Linux:自由开放
  • Windows:可视化