操作系統0x00-操作系統的基本概念

1.1.1 操作系統的概念

      操作系統是指控制和管理整個計算機系統的硬件與軟件資源,合理地組織、調度計算機的工作與資源的分配,進而爲用戶和其他軟件提供方便接口與環境的程序集合。操作系統管理各種計算機硬件,爲應用程序提供基礎,並充當計算機硬件與用戶之間的中介,是最基本的系統軟件。

1.1.2 操作系統的特徵

操作系統中兩個最基本的特徵:併發和共享。

併發

      併發是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。操作系統的併發性是指計算機系統中同時存在多個運行的程序,因此,它具有處理和調度多個程序同時執行的能力。在操作系統中引入進程的目的是使程序能併發執行。
      注意同一時間間隔(併發)和同一時刻(並行)的區別,在多道程序環境下,一段時間內,宏觀上有多道程序在同時執行,而在每個時刻,單處理機環境下,實際技能有一道程序執行,因此微觀上這些程序仍是分時交替執行的。操作系統的併發性是通過分時得以實現的
      注意,並行性是指系統具有同時進行運算和操作的特性,在同一時刻能完成兩種或兩種以上的工作。並行性需要有相關硬件的支持,如多流水線或多處理機硬件環境。

共享

      指系統中的資源可供內存中多個併發執行的進程共同使用。
(1)互斥共享:
      僅當進程A訪問完並釋放該資源後,才允許另一個進程對該資源進行訪問,我們把這種資源共享方式稱爲互斥共享,而把在一段時間內只允許一個進程訪問的資源稱爲臨界資源或獨佔資源。計算機系統中的大多數物理設備及某些軟件中所用的棧、變量和表格都屬於臨界資源
(2)同時訪問:
      允許資源在一段時間內有多個進程“同時”訪問。這裏所說的“同時”通常是宏觀上的。而在微觀上,這些進程可能是交替地對該資源進行訪問即“分時共享”的。可供多個進程“同時”訪問的典型資源是磁盤設備

虛擬

      指把一個物理上的實體變爲若干邏輯上的對應物。操作系統的虛擬技術可歸納爲:時分複用技術(如處理器的分時共享)、空分複用技術(虛擬存儲器)。

異步

      多道程序環境允許多個程序併發執行,但由於資源有限,進程的執行並不是一貫到底的,而是走走停停的,他已不可預知的速度向前推進,這就是進程的異步性。

1.1.3 操作系統的目標和功能

計算機系統資源的管理者

(1)處理機管理
      在多道程序環境下,處理機的分配和運行都是以進程爲基本單位,因而對處理機的管理可歸結爲對進程的管理。進程管理的主要功能包括進程控制、進程同步、進程通信、死鎖處理、處理機調度等。
(2)存儲器管理
      主要包括內存分配、地址映射、內存保護與共享和內存擴充等功能。
(3)文件管理
      包括文件存儲空間的管理、目錄管理及文件讀寫管理和保護等。
(4)設備管理
      主要任務是完成用戶的I/O請求,方便用戶使用各種設備,並提高設備的利用率。

用戶與計算機硬件系統之間的接口

命令接口 程序接口(系統調用)
用戶利用這些操作命令來組織和控制作業的執行。 編程人員可以使用它們來請求操作系統服務。
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