操作系统概述
1.操作系统的基本概念
计算机系统:硬件 操作系统 应用程序和永华(自上而下)
操作系统 管理各种计算机硬件 为应用程序提供基础,充当计算机硬件和用户之间的中介。
综上所述,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的程序集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的,它是计算机系统中最基本的系统软件。
2.操作系统的特征
并发
并发 指的是两个或多个时间在同一时间间隔发生。操作系统并发性是指计算机系统存在多个运行着的程序,因此它具有处理和调度多个程序同时执行的能力。
引入进程的目的:使程序能并发执行。
并发并行区别
并发:同一时间间隔 并行:同一时刻
一段时间内,宏观上有多道程序在同时执行,而在每一时刻,单处理机环境下实际仅能有一道程序执行,故微观上这些程序还是在分时地交替执行。橾作系统的并发性是通过分时得以实现的。
并行性:系统同时进行运算和操作的特性。同一时刻 完成两种及两种以上的工作。
共享
资源共享:系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。分为两种方式:
1.互斥共享方式
一段时间只允许一个进程访问资源
请求,资源空闲 分配A使用,其它进程使用该资源时必须等待。只有当A使用完并释放该资源时才能允许另外进程对该资源进行访问。
临界资源:一段时间之允许一个进行访问的资源成为临界资源或者独占资源。包括栈。变量、表格都属于互斥共享。
2.同时访问方式
允许一段时间上多个进程对他们进行访问。
宏观上:同时;微观上:交替对该资源进行访问,即分时共享。典型:磁盘设备。
并发和共享是操作系统最基本的特征
-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,则自然不存在资源共享问题;
-若系统不能对资源共享实施有效的管理,也必将影响到程序的并发执行,甚至根本无法并发执行。
3、虚拟
虚拟是把一个物理的实物变为若干逻辑上的对应物。
在虚拟处理器技术中,是通过多道程序设计技术,让多道程序并发执行的方法,来分时使用一个处理器的。此时,虽然只有一个处理器,但它能同时为多个用户服务,使每个终端用户都感觉有一个中央处理器(CPU)在专门为它服务。利用多道程序设计技术,把一个物理上的CPU虚拟为多个逻辑上的CPU,称为虚拟处理器。
类似地,可以通过虚拟存储器技术,将一台机器的物理存储器变为虚拟存储器,以便从逻辑上来扩充存储器的容量。当然,这时用户所感觉到的内存容量是虚的。我们把用户所感觉到的存储器(实际是不存在的)称为虚拟存储器。
还可以通过虚拟设备技术,将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备,并允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备,这样便可以使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备(即临界资源),变为在一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
因此,操作系统的虚拟技术可归纳为:时分复用技术,如处理器的分时共享;空分复用技术,如虚拟存储器(注:学到后续内容再慢慢领悟)。
4.异步
在多道程序环境下,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,而是走走停停,以不可预知的速度向前推进,这就是进程的异步性。
操作系统目标和功能
功能
1 处理器管理
在多道程序环境下, 处理机分配和运行以进程为基本单位处理机管理可以理解为对进程的管理。
主要功能:进程控制,进程同步,进程通信,死锁处理,处理机调度
2.存储器管理
主要功能包括:内存分配,地址映射、内存保护和共享和内存扩充等
3 文件管理
主要功能:文件存储空间的管理、目录管理、文件读写的管理等。
4 设备管理
主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理和虛拟设备等功能。
操作系统作为用户和计算机硬件系统之间的接口
命令接口
联机控制方式 脱机控制方式
按作业控制方式的不同,可以将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口。