操作系统基本概念
操作系统基本概念
操作系统基本概念之总预览（零）
1、操作系统的概述
2、操作系统的发展
3、操作系统的分类
4、操作系统的特征
5、操作系统的功能
6、操作系统的接口
7、操作系统的观点
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操作系统基本概念之操作系统的概述（一）
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下面描述的是计算机系统的一些基本概念：
1、操作系统的定义
a)操作系统是现代计算机系统中不可缺少的系统软件，是其他所有系统软件和应用软件的运行基础。操作系统控制和管理整个计算机系统中的软硬件资源，并为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作环境。
2、计算机系统的组成
a)组成：一个完整的计算机系统，不论是大型机、小型机还是微型机，都由两大部分组成：计算机硬件和计算机软件。
b)裸机：没有配置软件的计算机称为裸机（即计算机硬件）；
c)虚拟机：覆盖了软件的机器称为虚拟机（即扩展机）。
3、计算机硬件
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a)定义：计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械、电气、光学和磁学等元器件构成的各种部件和设备，这些部件和设备依据计算机系统结构的要求组成一个有机整体。
b)组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
i.运算器：主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算；
ii.控制器： 主要功能是按照机器代码程序的要求，控制计算机各功能部件协调一致地工作。即从存储器中取出程序中的指令，对该指令进行分析和解释，并向其他功能部件发出执行该指令所需要的各种时序控制信号，然后再从存储器中取出下一条指令执行，如此连续运行下去，直到程序执行完为止。
iii.存储器：主要功能是存储二进制信息；
iv.输入设备：主要功能是将用户信息变换为计算机能识别和处理的二进制信息形式；
v.输出设备：主要功能是将计算机中二进制信息变换为用户所需要并能识别的信息形式；
vi.中央处理机；是控制器和运算器的集成，称为中央处理机。
4、计算机软件
a)定义：计算机软件是指由计算机硬件执行以完成一定任务的程序及其数据。
b)组成：系统软件和应用软件
i.系统软件包括操作系统、编译程序、编辑程序、数据库管理系统等；
ii.应用软件包括为各种应用母的而编制的程序，比如医疗系统、电子商务等。
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5、引入操作系统的目的：
a)提供了一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，使计算机系统更易于使用；
b)有效地控制和管理计算机系统中各种软件和硬件的资源，使之得到更有效的利用；
c)合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能。
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操作系统基本概念之操作系统的发展（二）
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下面描述的是操作系统的诞生、成长和发展历史：
1、手工操作阶段：
a)手工操作的定义：先将程序纸带（卡片）装到输入机上，然后启动输入机把程序和数据送入计算机，接着通过控制台开关启动程序运行，当程序运行结束后，由用户取走纸带和计算机结果。
b)手工操作的特点：独占计算机资源、资源利用率低、CPU等待人工操作
2、早期批处理阶段
a)批处理的定义：是指计算机系统对一批作业自动进行处理的一种技术，是从一个作业到下一个作业的自动过渡的技术。完成作业自动过渡的程序称为监督程序。
b)监督程序的定义：监督程序是一个常驻内存的程序，它管理作业的运行、负责装入和运行各种系统程序来完成作业的自动过渡，监督程序是最早的操作系统的雏形。
c)批处理的分类：联机批处理和脱机批处理
i.联机批处理：是指输入/输出操作在主机控制下进行，将作业信息先传送到磁带上，再从磁带上调入主机内存。
ii.脱机批处理：是指用户程序和数据在外围机的控制下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时，再直接从磁带机高速输入到主机内存上。
d) 特点：缩短建立作业和人工操作的时间、高效利用CPU的资源。
3、多道程序设计阶段
a)多道程序设计的定义：多道程序设计的基本思想是在内存中同时存放多道程序，这些程序在管理程序的控制下交替运行，共享处理机及系统中的其他资源。
b)多道程序设计的特点：多道、宏观上并行、微观上串行。
i.多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序；
ii.宏观上并行：同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕；
iii.微观上串行：内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。
4、操作系统的形成和发展阶段
a)操作系统的定义：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户的程序的集合
b)操作系统的特点：
i.操作系统是一个系统软件，它由一组程序组成；
ii.操作系统的基本职能是控制和管理计算机系统内部的各种资源，有效地组织多道程序的运行；
iii.操作系统提供众多服务功能，以方便用户使用计算机，并扩充硬件功能。
c)操作系统发展的推动力：
i.硬件技术更新
ii.应用需求扩大
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操作系统基本概念之操作系统的分类（三）
根据操作系统具备的功能、特征、规模和所提供应用环境等方面的差异，可以将操作系统划分为不同类型。
作业：就是用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合，包括用户程序、所需的数据以及命令等。
1、批处理操作系统
a)单道批处理系统的定义：用户将作业交给系统操作员，系统操作员将多个用户作业组成一批输入并传送到外存储器；然后批处理系统按一定的原则选择其中的一个作业调入内存并使之运行；作业运行完成或出现错误而无法再进行下去时，由系统输出有关信息并调入下一个作业运行，重复上述过程，直至这批作业全部处理完成。
b)定义：在批处理系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理系统，在该系统中，不仅内存中可以同时有多道作业运行，而且作业可随时被接受进入系统，并存放在外存中形成作业队列，然后由操作系统按一定的原则从作业队列中调度一个或多个作业进入内存运行。
c)特征：
i.用户脱机使用计算机
ii.成批处理
iii.多道程序运行
d)优点：系统资源利用率高、作业吞吐量大
e)缺点：无交互性
2、分时操作系统
a)定义：在操作系统中采用分时技术就形成了分时操作心痛。分时技术就是把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，把处理机让给另外一个作业使用，等待下一轮时再继续运行。由于处理机速度很快，时间片很短（如几百个毫秒），作业运行轮转的也很快，给每个用户的感觉是好像自己独占一台计算机。
b)特征：
i.同时性：是指允许多个终端用户同时使用一台计算机。
ii.交互性：用户能够方便地与系统进行人-机对话。
iii.独立性：系统中各用户可以彼此独立地进行操作，互不干扰。
iv.及时性：用户请求能在很短时间内获得响应。
c)优点：交互性、同时性、及时性、独立性
d)缺点：实时性较差
3、实时操作系统
a)定义：为了满足计算机的某些应用领域的实时性要求，开发了实时操作系统。实时系统能及时响应外部事件的要求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作。
b)特征：响应及时、可靠性高
c)优点：实时性好
d)缺点：费用昂贵
e)应用：
i.实时控制系统：实时控制系统是指以计算机为中心的生产过程控制系统，又称为计算机控制系统。在实时控制系统中，要求计算机实时采集现场数据，并对它们进行及时处理，进而自动地控制相应的执行机构，使某参数能按预定规律变化或保持不变，以达到保证产品质量、提高产量的目的。例如：钢铁冶炼的自动控制、炼油生产过程的自动控制、飞机飞行过程中的自动控制等。
ii.实时信息处理系统：isuanji及时接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提出的问题对信息进行检索和处理，并在很短的时间内对与用户做出正确的响应。例如：机票订购系统、情报检索系统等。
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4、通用操作系统
a)定义：批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型，如果一个操作系统兼有批处理系统、分时系统和实时系统三者或其中两者的功能，则该操作系统是通用操作系统。
5、嵌入式操作系统
a)定义：对整个智能芯片（移动设备、信息家电、智能机械中嵌入的各种微处理器或控制芯片）以及它所控制的各种部件模块等资源进行统一调度、只会和控制的系统软件称为嵌入式操作系统。
b)特征：高可靠性、实时性、占有资源少、成本低
6、个人计算机操作系统
a)定义：个人计算机操作系统主要提供个人使用，功能强、价格便宜，几乎在任何地方都能安装使用，满足一般人工作、学习、游戏等方面的要求。
b)特征：人机交互、界面友好、使用方便。
7、多处理机操作系统
a)定义：由多个处理机（运算器+控制器）组成的操作系统。
b)特征：运算速度快
8、网络操作系统
a)定义：是基于计算机网络的操作系统，是在各种计算机操作系统上按网络拓扑系统结构协议开发的软件，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务，其目的是互相通信和资源共享。
b)特征：
i.分布性：计算机网络是一个互连的体，计算机是分散在各个地方的。
ii.自治性：网络上的每个计算机能独自完成自己承担的工作。
iii.互连性：将不同地点的计算机互连，以达到资源共享和网络通信的目的。
iv.可见性：计算机网络中的资源对其他用户是可见的。
9、分布式操作系统
a)定义：分布式操作系统是指多个分散的处理单元经互联网络连接而形成的系统、其中每个处理单元即具有高度直至性又相互协同，能在系统范围内实现资源管理、任务动态分配，并能并行地运行分布式程序。
b)特征：
i.统一性：要求所有的主机使用的是同一个操作系统。
ii.共享性：分布式系统中的所有资源可供系统中的所有用户共享。
iii.透明性：用户并不知道分布式系统是运行在多台计算机上，在用户眼里整个分布式系统像是一台计算机，也就是说系统对于用户是透明的。
苹果4s 拆机iv.自治性：分布式系统中的多个主机都处于平等地位。
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操作系统基本概念之操作系统的特征（四）
虽然不同类型的操作系统有不同的特征，但是作为操作系统他们有一些共同特征。
1、并发性
a)是指两个或多个时间在同一时间间隔内发生。（区别于并行性：是指两个或多个时间同时发生。）
2、共享性
a)是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占，而是供多个用户共同使用
3、虚拟性
a)是指把一个物理实体变为若干个逻辑实体，实现思想是通过对物理实体的分时使用，达
到让用户感觉有多个实体存在的效果。
4、不确定性
a)是指系统中各种事情发生的时间和顺序是不可预测的，这是多道程序系统中进程并发执行及资源共享带来的必然结果。
并发性和共享性是操作系统的两个最基本的特征，二者互为存在条件。一方面资源共享以程序程序的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源共享问题；另一方面，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。

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