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计算机操作系统总结(第一章)

作者:互联网

目录

第一章 操作系统引论

1.1 操作系统的目标和作用

  1. 计算机系统由硬件系统和软件系统组成
    • 硬件系统:中央处理器、存储器、输入输出设备
    • 软件系统:系统软件和应用软件
  2. 操作系统是配置在裸机上的第一层软件。裸机+操作系统=虚拟机或扩展机
  3. 操作系统的目标:
    • 有效性:提高系统资源利用率、提高系统吞吐量
    • 方便性
    • 可扩充性
    • 开放性
  4. 操作系统的作用:
    1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口:
      • 用户通过三种方式使用计算机:命令方式、系统调用方式、图标、窗口调用方式
    2. OS作为计算机系统资源的管理者
    3. OS实现了对计算机资源的抽象:
      • I/O软件实现了对计算机硬件操作的第一个层次的抽象
      • 文件管理软件实现了对硬件资源操作的第二个层次的抽象
  5. 推动操作系统发展的主要动力:
    1. 不断提高计算机资源的利用率
    2. 方便用户
    3. 器件的不断更新换代
    4. 不断出现的新的应用需求

1.2 操作系统的发展过程

  1. 无操作系统的计算机系统

    1. 人工操作方式
      • 用户独占计算机全部资源
      • CPU等待人工操作
    2. (为缓和人机矛盾)引入脱机输入/输出方式
      • (通过外围机控制输入输出)在主机的直接控制下进行输入输出的方式称作联机输入/输出方式
      • 减少了CPU的空闲时间
      • 提高了I/O速度
  2. 单道批处理系统:

    1. 脱机输入一批作业,由监督程序控制,一个接一个地连连续自动处理
    2. 特征:
      • 自动性
      • 顺序性
      • 单道性
    3. 缺点:资源不能充分利用
  3. 多道批处理系统:

    1. 引入多道程序设计技术,作业先存放在外存排成队列(后备队列)
    2. 好处:
      • 提高CPU的利用率
      • 提高内存和I/O设备的利用率
      • 增加系统吞吐量
    3. 优缺点:
      • 资源利用率高
      • 系统吞吐量大
      • 平均周转时间长
      • 无交互能力
    4. 需要解决的问题:处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题、用户与系统接口问题
  4. 分时系统:

    1. 多路卡:从终端输入数据,为每个终端配置一个缓冲区
    2. 时间片:每个作业运行一个很短的时间
    3. 特征:
      • 多路性(同时性)
      • 独立性
      • 及时性
      • 交互性
  5. 实时系统:实时表示及时,系统能及时相应外部时间的请求

    1. 应用需求:1. 实时控制(实时系统) 2. 实时信息处理(实时信息处理系统)
    2. 实时任务:
      • 周期性、非周期性(必须联系一个截止时间(开始、截止))
      • 硬实时任务、软实时任务
    3. 比较:
      • 多路性。实时信息处理系统也按分时原则为多个终端用户服务。而分时系统中的多路性则与用户情况有关,时多时少。
      • 独立性。彼此独立地操作,互不干扰
      • 及时性。实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似,人所能接受的等待时间来确定;而实时控制系统的及时性,则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的,一般为秒级到毫秒级,甚至有的要低于100微秒。
      • 交互性。实时信息处理系统虽然也具有交互性,仅限于某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务。
      • 可靠性。分时系统虽然也要求系统可靠,但相比之下,实时系统则要求系统具有高度的可靠性。
    • 批处理系统:IBM System360大型机的OS/360

    • 分时系统:Unix

    • 实时系统:VxWorks、实时Linux

  6. 微机操作系统的发展:

    1. 单用户单任务操作系统
    2. 单用户多任务操作系统
    3. 多用户多任务操作系统

1.3 操作系统的基本特性

  1. 并发性:
    1. 并行性:两个或多个事件在同一个时刻发生
    2. 并发性:连个或多个事件在同一个时间间隔内发生
  2. 引入进程:
    1. 程序是静态实体,在多道程序系统中不能独立运行,更不能并发执行
    2. 引入进程的目的:为了使多个程序能并发执行
  3. 共享性:
    1. 互斥共享方式
    2. 同时访问方式(磁盘)
    3. 并发和共享是操作系统的两个最基本的特征,它们互为存在的条件。
  4. 虚拟技术:
    1. 时分复用技术:提高资源利用率
      • 虚拟处理机技术
      • 虚拟设备技术
    2. 空分复用技术:提高存储空间利用率
      • 虚拟磁盘技术
      • 虚拟存储器技术(本质上就是使内存分时复用)
  5. 异步性

1.4 操作系统的主要功能

  1. 处理机管理功能:
    1. 进程控制
    2. 进程同步:1. 进程同步方式, 2. 进程同步方式
    3. 进程通信
    4. 调度:1. 作业调度, 2. 进程调度
  2. 存储器管理功能:
    1. 内存分配:1. 静态, 2. 动态
    2. 内存保护
    3. 地址映射
    4. 内存扩充:1. 请求调入功能,2. 置换功能
  3. 设备管理功能:
    1. 缓冲管理
    2. 设备分配
    3. 设备处理
  4. 文件管理功能:
    1. 文件存储空间的管理
    2. 目录管理
    3. 文件的读/写管理和保护
  5. 操作系统与用户之间的接口
    1. 用户接口
    2. 程序接口

1.5 OS结构设计

  1. 传统操作系统结构
    1. 无结构操作系统
    2. 模块化结构OS
    3. 分层式结构OS
  2. 客户/服务器模式
  3. 面向对象程序设计
  4. 微内核OS结构

标签:计算机,系统,实时,第一章,OS,利用率,分时系统,操作系统
来源: https://www.cnblogs.com/Xloading/p/15526120.html