操作系统笔记---操作系统引论

操作系统目标:

  • 方便性

  • 有效性

  • 可拓展性

  • 开放性


操作系统的作用:

  • OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

  • OS作为计算机系统资源的管理者

  • OS实现了对计算机资源的抽象


操作系统的发展过程:

  1. 单道批处理系统

  2. 多道批处理系统(产生背景:提高资源利用率,系统吞吐量)

  3. 分时系统(产生背景:人机交互,多人共用如同独享)

  4. 实时系统(产生背景:及时响应外部请求)

  5. 微机操作系统:

    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


操作系统基本特性:

  1. 并行与并发

    1. 并行:两个或多个时间在同一时刻发生

    2. 并发:两个或多个时间在同一时间间隔内发生

  2. 共享:

    1. 互斥共享方式

    2. 同时访问

  3. 虚拟

    1. 空分复用技术

    2. 时分复用技术

  4. 异步



操作系统主要功能:

  1.  处理机管理功能

    1. 进程控制

    2. 进程同步

    3. 进程通信

    4. 调度

      1. 作业调度(为该作业建立进程)

      2. 进程调度(将处理机分配给该进程)

  2. 存储器管理功能

    1. 内存分配

    2. 内存保护

    3. 地址映射(硬件层面上支持相对地址与物理地址的转换)

    4. 内存扩充(非物理扩展,而是虚拟存储技术)

  3. 设备管理功能

    1. 缓冲管理(有效缓和cpu和I/O设备速度不匹配)

    2. 设备分配

    3. 设备处理(IO操作)

  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

      1. 联机用户接口

      2. 脱机用户接口

      3. 图形用户接口

    2. 程序接口

  6. 现代操作系统新功能

    1. 系统安全

    2. 网络的功能与服务

    3. 支持多媒体


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(通过分解和模块化原则控制大型软件复杂度)

      1. 优点:加速开发过程,容易理解和维护

      2. 缺点:设计往往难以满足实际需求

      3. 衡量模块独立性的两个标准

        1. 内聚性:模块内各部分联系紧密程度

        2. 耦合度:模块间相互联系和影响的程度

    3. 分层式结构OS(自底向上的原则,每一步设计都建立在可靠的基础之上)

      1. 优点:1.容易保证系统正确性  2.易扩充和易维护性

      2. 缺点:系统效率降低,每次操作需要自上而下穿越多个层次

  2. 微内核OS结构

    1. 足够小的内核:

      1. 包含与硬件紧密相关的部分

      2. 一些较基本的功能

      3. 客户和服务器之间的通信

    2. 基于客户/服务器模式

      1. 优点:

        1. 数据分布处理和存储

        2. 便于集中管理,保障安全可靠

        3. 提高灵活性和可拓展性·

        4. 易于改变应用程序

      2. 缺点:存在不可靠性和瓶颈问题

    3. 应用“机制与策略分离”原理

    4. 采用面向对象技术


  1. 微内核基本功能:

    1. 进程管理

    2. 低级存储器管理

    3. 中断和陷入处理


  2. 优点 缺点
      运行效率有所降低


    1. 提高了系统的可拓展性

    2. 增强了系统的可靠性

    3. 可移植性强

    4. 提供了对分布式系统的支持

    5. 融入了面向对象技术

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