【操作系统】01.操作系统概论

操作系统的发展历史

未配置操作系统

手工操作阶段

用户独占全机，人机速度矛盾导致系统资源利用率低

脱机输入输出方式

为了缓解主机cpu和IO设备之间速度不匹配的矛盾，出现了脱机IO技术

在外围机的控制下，通过输入设备，将数据输入到磁盘；当cpu需要时，直接从磁盘调入数据到内存
反之，处理机输出数据的时候，先把数据输出到磁盘；然后在另一个外围机的控制下，通过输出设备，将数据输出

批处理阶段

单道批处理

多批道处理

分时操作系统

实时操作系统

其他几种操作系统

windows是单用户多任务的
linux是多用户多任务的

总结

操作系统的目标

方便性：方便用户的使用
有效性：一是提高硬件资源，例如处理机和IO设备的利用率；二是提高系统的吞吐量，提高程序的运行速度
可扩充性：操作系统的结构不断发展：无结构->模块化->层次化->内核，提高了系统的可扩充性
开放性：遵循一定的规则

操作系统的功能

处理机管理
- 进程控制：创建进程，分配资源，状态转换，撤销进程
- 进程同步：使多个进程有条不紊的进行；常用方式：进程互斥和进程同步（常用的是信号量机制）
- 进程通信
- 调度
  - 作业调度：选取作业调入内存，创建进程
  - 进程调度：从就绪队列选出进程，使其运行
存储器管理
- 内存分配
- 内存保护：用户程序互不干扰，用户程序不能访问操作系统的程序和数据
- 地址映射：逻辑地址转换成物理地址
- 内存扩充：虚拟存储技术，从逻辑上扩充内存
设备管理
- 缓冲管理：在IO设备和cpu之间设置缓冲区，已解决速度不匹配的矛盾
- 设备分配
- 设备处理
文件管理
- 文件存储空间的管理
- 目录管理
- 文件的读写管理和保护
向用户提供接口
- 向用户提供接口
  - 命令：联机（用户交互）和脱机（通过文件读取）
  - 图形界面
- 向应用程序提供接口
  - 程序接口时用户程序取得操作系统服务的唯一途径，它由一组系统调用组成（例如c语言中的库函数）

操作系统的定义

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
它是计算机系统中最基本的软件系统

操作系统的特性

并发性和共享性互为存在条件
并发性和共享性是虚拟性和异步性的前提

并发

并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
常考易混概念

并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着的，而微观上看是交替运行的。

操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。
注意（重要考点）：单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发地执行多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行地执行比如Intel 的第八代 i3 处理器就是 4 核CPU，意味着可以并行地执行4个程序