操作系统概念： 操作系统是一种浮躁的系统软件，是不同程序代码、数据结构、初始化文件的集合,可执行.
操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口,并管理计算机软件和硬件资源,并且通过这个借口使应用程序的开发
变得简单、高效.
接口是两个不同部分的交接面.接口分为硬件接口和软件接口,计算机的所有功能最终都是由硬件的操作来实现的,计算机
屏蔽了对硬件操作的细节.
- 与硬件相互作用,为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务.
- 为运行在计算机系统上的应用程序 ( 即用户程序 ) 提供执行环境.
现代计算机特点是支持多任务,一方面保证用户程序的顺利执行,另一方面使计算机系统资源得到高效 的利用,保证计算机系
统的高性能.
操作系统的功能: 处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理.
- 操作系统的发展: 无操作系统 -> 单道批处理系统 -> 多道批处理系统 -> 微机操作系统 -> 实时操作系统
- 无操作系统阶段: 电子管, 无存储设备, 第一台: 1946年宾夕法尼亚大学的 “埃尼阿克”
- 单道批处理系统: 晶体管, 磁性存储设备, 内存中有一道批处理作业, 计算机资源被用户作业独占.
- 多道批处理系统: 集成电路芯片, 出现了分时操作系统 ( 多个终端 ).
- 微机操作系统: 第一台Intel公司顾问 ＧaryKildall 编写的 CP/M 系统, 是一台磁盘操作系统, 用于 Intel8080.
- 实时操作系统: 广泛应用于各种工业现场的自动控制、海底探测、智能机器人和航空航天等.
注: 吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量.
- 批处理、实时、分时系统的优缺点比较:
单道批处理系统 : 自动性、顺序性、单道性.
优点 : 减少了等待人工操作的时间.
缺点 : CPU资源不能得到有效的利用.
多道批处理系统 : 多道性、无序性、调度性、复杂性.
优点 : 能够使CPU和内存IO资源得到充分利用, 提高系统的吞吐量.
缺点 : 系统平均周转时间长, 缺乏交互能力.
分时系统 : 多路性、及时性、交互性、独立性.
优点 : 提供了人机交互, 可以使用户通过不同终端分享主机.
缺点 : 不能及时接收及时处理用户命令.
实时操作系统 ( 用户实时控制和实时信息处理 ) : 多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性.
在实时系统中, 往往采取多级容错措施来保证系统安全和数据安全.
操作系统产品 : 主机操作系统 ( 批处理 、事务处理 ( 银行支票处理或航班预定 )、分时处理 )、微机操作系统、服务
器操作系统、嵌入式操作系统 ( 物联网操作系统 ).
操作系统特征 : 并发 ( 多个事件在同一时间间隔内同时发生 )、共享、虚拟、异步.
操作系统功能详解 :
内存管理 :
任务是为多道程序的运行提供良好的运行环境 , 方便用户使用内存, 提高内存利用率, 以及从逻辑上扩
充内存实现虚拟存储. 它具有内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充 ( 借助与虚拟存储技术 ) 等功能 .
进程管理 :
文件管理 :
存储空间的管理 -> 目录管理 -> 文件的读写管理和权限控制
操作系统体系结构:
简单的监控程序模型 –> 单体结构模型 –> 层次结构模型 –> 客户服务器模型与微内核结构 –> 动态可扩展结构模型.
单体内核是操作系统中最早、最常见的体系结构 ( UNIX/MS-DOS/Linux/MAC OS X/ BSD )
层次结构是最经典的例子 Dijjkstra 的 THE 系统.
指令的执行 :
程序是指令的集合
, 程序的执行就是按照某种控制流执行指令的过程.
一个单一指令需要的处理称为
指令周期
, 包括取指周期和执行周期