初入操作系统——操作系统概述

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什么是操作系统 操作系统的功能: 操作系统层次结构 操作系统的特征 操作系统的历史 多道批处理特点 分时系统 操作系统的结构

什么是操作系统

操作系统的功能:

用户角度上

操作系统是一个控制软件 管理应用程序 为应用程序提供服务 杀死应用程序

对于内部管理的对象

资源管理 管理外设、分配资源

可以看出,操作系统是一个管理的角度,来给底层的应用程序,底层硬件提供管理控制服务的功能。

操作系统把
CPU 抽象成 进程
磁盘 抽象成 文件
内存 抽象成 地址空间

操作系统层次结构

硬件之上,应用程序之下

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kernel(内核)-操作系统内部组件,包括:

CPU调度器 物理内存管理 虚拟内存管理 文件系统管理 中断处理与设备驱动

操作系统的特征

OS Kernel的特征:

    并发
    计算机系统中同时存在多个运行的程序,需要OS管理和调度 共享
    “同时”访问
    互斥共享 虚拟
    就是前面的抽象成
    利用多道程序设计技术,让每个用户都觉得有一个计算机专门为他服务 异步
    程序的执行不是一贯到底,而是走走停停,向前推进的速度不可预知
    但只要运行环境相同,OS需要保证程序运行的结果也要相同

操作系统的历史

1)真空管时代:无操作系统
2)晶体管时代:单道批处理系统:把一批作业以脱机输入方式输入到磁带/磁鼓,利用磁带或磁盘把任务分类编成作业顺序执行,每批作业由专门监督程序自动依次处理
3)(顺序性、单道行、自动性)
4)集成电路时代:多道程序设计
5)大规模和超大规模集成电路时代:分时系统
6)巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化发展:实时系统、嵌入式系统、并行系统、分布式系统

为了更好的利用计算机资源,并且更好的和用户交互,出现了分时系统。

多道批处理特点

多道性、无序性、调度性
优点:

资源利用率高:CPU、内存、I/O设备; 系统吞吐量大

缺点:

无交互能力,用户响应时间长; 作业平均周转时间长

分时系统

定义:使一台计算机同时为几个、几十个甚至几百个用户服务的一种操作系统。把计算机与许多终端用户连接起来,分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔,轮流地切换给各终端用户的程序使用。由于时间间隔很短,每个用户的感觉就像他独占计算机一样。

时间片 :是把计算机的系统资源(尤其是 CPU时间)进行时间上的分割,每个时间段称为一个时间片
3)分时技术:把CPU的响应时间分为若干(相等或不等)时间片

特点

交互性:用户与系统进行人机对话。 多路性:多用户同时在各自终端上使用同一CPU。 独立性:用户可彼此独立操作,互不干扰,互不混淆。 及时性:用户在短时间内可得到系统的及时回答。

操作系统的结构

    简单的操作系统:
    MS-DOS 不分模块的单体内核 (内部通过函数调用访问,缺点,复杂,紧耦合,易受攻击)

    微内核设计
    尽可能把内核功能移植到用户空间
    缺点是性能低。

    外核(渐渐开始听不懂(T▽T) )
    内核分为两块,一块负责和硬件打交道,完成硬件功能的复制。
    另一部分和具体 应用打交道。

    虚拟机
    特点:跑在传统OS下
    VMs(虚拟机) 之下的 VMM(虚拟机监视器)才是硬件。物理机硬件,多操作系统共享硬件资源。
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