操作系统02141
距离考研的初试已经过去了51天,只有六天就要出成绩了,从今天开始,就正式开始准备复试了….
1.计算机系统
随着人们生活水平的日益提高,计算机早已成为人们日常生活的一部分。一部完整的计算机由硬件系统与软件系统构成。计算机的硬件系统主要包括人们熟知的CPU、存储器等设备,它们提供了基本的计算资源,这种只有硬件系统的计算机称为裸机,这时想要成功使用一台计算机需要经过系统的专业训练,想像现在一样多的人会使用是不敢想的事情。后来人们在裸机上加入了软件系统,这便构成了现在我们使用的计算机系统,人们通常按照与硬件系统相关的密切程度,将软件系统分为系统软件与应用软件。系统软件顾名思义就是直接与计算机的硬件资源打交道,操作系统(如Windows、MacOs、Linux等)便属系统软件之列。而用户可以直接使用的软件通常属于应用软件,如QQ、微信等等,应用软件一般借助系统软件来调用系统的硬件资源实现其功能。
2.操作系统
从上面对计算机系统结构的阐述,容易看出计算机系统具有层次结构,系统软件是位于硬件系统与应用软件之间的一个层次,操作系统更是硬件系统之上的第一层软件,是其它软件与硬件的接口。操作系统所处的特殊位置决定了它的作用:① 是用户与硬件之间的接口,为上层提高方便易用的服务;
② 是系统资源的管理者(硬件和软件资源)
③ 是系统软件,用作裸机的扩充机器
① 用户与硬件之间的接口: 为了实现向上层提供方便易用的服务,OS为用户提供了两类接口:(1)命令接口;(2)程序接口。命令接口用户可以直接使用,又细分为交互式命令接口(联机命令接口)与批处理命令接口(脱机命令接口),最直接区分两者的方式是看是说一句做一句还是说一堆做一堆。程序接口是供编程人员在编程时使用OS提供的功能而设置的,通过系统调用的方式实现,用户一般通过程序简介调用。此外,为了方便用户,现如今OS一般还为用户提供了简单易用的图形用户界面(GUI)。
② 是系统资源的管理者(硬件和软件资源):作为系统资源的管理者,OS一般要提供存储器管理、处理机管理、文件管理、设备管理等基本功能。
③ 是系统软件,用作裸机的扩充机器: 把覆盖了软件的机器称为扩充机器(虚拟机),OS将CPU、内存、磁盘、显示器等硬件合理的组织起来,使得各种硬件相互协调,实现了更多复杂的功能。
3.特点
- 并发性
- 共享性
- 虚拟性
- 异步性(不确定性)
并发性与共享性是操作系统最重要(基本)的两个特性,二者互为存在条件。并发是指多个事件在同一时间间隔内同时发生,但这种同时是在宏观上的同时,微观来说多个进程是交替运行的,任何一个时刻只有一个进程在执行。
容易与并发混淆的一个概念是并行,并行是指多个事件在同一时刻*同时发生**,即在微观上多个进程也是同时执行的。 [单核CPU同一时刻只能执行一个程序(并发),多核CPU同一时刻可以执行多个程序(并行)]
共享是指资源共享,系统中的硬件资源与信息资源可以同时被内存中多个并发执行的进程共同使用。共享的方式主要有两种:①互斥访问;②同时访问(注意! 此处的同时也是宏观上同时,微观上交替运行!!)
二者互为存在条件? 资源的共享是因为系统允许程序的并发运行引起的,若系统不允许程序并发运行,自然也就不存在资源共享的问题了!
若系统不能对资源共享进行有效管理,必然会影响程序的并发执行,甚至导致程序无法并发!所以并发性与共享性互为存在条件,是操作系统最基本的两个特性。
虚拟性: 将一个物理实体映射为多个逻辑实体,物理实体是现实存在的,逻辑实体是用户感受到的。主要的虚拟技术有:①时分复用(eg:虚拟处理器);②空分复用(eg:虚拟存储器)
异步性: ①程序推进的时间,顺序无法预测;
②并发程序执行的结果可能不确定;
③程序发生中断的时间不可预测。
4.发展历程
计算机: 电子管 —> 晶体管 —> 集成电路 —> 大规模和超大规模集成电路 —> 巨大规模集成电路
OS: 无操作系统 —> 单道批处理系统 —> 多道批处理系统 —> 分时系统 —> 实时操作系统 —> 网络、分布式、个人计算机系统
(引入脱机输入输出技术) (无法人机交互) (无法处理紧急任务) (能优先处理紧急任务)
实时操作系统分为:①硬实时系统(必须在绝对严格的时间内完成处理);②软实时系统(能接受偶尔违反规定)。
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