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Linux操作系统

计算机系统是粉层次的，最底层是未配置任何软件的硬件裸机；硬件之上是软件，软件又分为若干层次，最底层是操作系统。

操作系统是覆盖在裸机上的第一层软件，它直接控制，管理各种硬件资源。在裸机上安装了操作系统后，就为其他软件和用户提供了工作环境。操作系统要为人们有效地使用计算机提供用户接口，首先要提供作业控制接口，使用户能通过终端输入一定命令来控制作业流程，如启动一个应用程序，通过这个接口，使用户能通过终端输入一定命令来控制作业流程，如启动一个应用程序，通过这个接口用户还可以完成一些基本操作，如文件操作，显示或设置系统日期，而且操作系统还为应用开发人员提供了系统功能调用，提高了应用开发效率。操作系统还要对系统资源进行统一管理，使各并发进程能按一定原则合理共享系统资源，并在保证各并发进程数里运行的基础上提高资源利用率。所以操作系统是整个计算机系统的控制管理中心。

操作系统是计算机系统中具有一定功能的软件系统。操作系统的目的是方便用户使用计算机系统和提高计算机系统资源利用率。

用户是通过操作系统提供的人机接口来使用计算机的，操作系统为用户提供了：作业控制及接口，程序级接口

完成一个编程任务，必须经过以上4个作业步，这些作业步相互关联，顺序实施的：

1.每个作业步运行的结果是产生下一个作业步所需的文件

2.一个作业步能都开始执行依赖于前一个作业步是否顺利完成。只有当编辑完原程序后才能对原程序进行编译，编译成功后才能进行连接，连接成功后才能装入程序运行

3.各作业步之间的关系不一定是单向的，而可以从当前作业步返回上一个作业步。例如：程序的编辑，编译，链接，运行不一定能一气呵成，中间肯呢更会出现错误，如果在编译时出现错误，则需要返回到编辑步骤，对源程序进行修改，然后再重新编译，若仍存在错误，继续修改原程序，直至编译通过

编辑----->源程序------>编译-------->目标程序-------->连接--------->可执行程序-------->运行

作业级接口由一组用户可直接使用控制作业运行的命令和命令解释器构成，如在ODS系统中有内部命令和外部命令，有命令解释器command.com，该接口又可进一步分为联机用户接口和脱机用户接口

管理计算机资源

计算机系统中的资源包括硬件资源和软件资源。

硬件资源有：处理机，存储器，外部设备；

软件资源：程序和数据

现代计算机系统一般采用多任务并发执行方式，而且有的计算机系统由多个用户同时联机使用，这使得计算机的资源不是有一个程序在运行是独占使用，而是由多个并发运行的程序共享使用。如果由各并发运行的程序自己决定如何使用资源，则会各行其是，造成冲突，混乱，使系统无法顺利的高效运行。因此要有一个地位高于个应用程序之上的软件来进行自动的，统一的管理，这个软件就是操作系统。

处理机管理

处理机的任务是运行程序，程序在某个数据对象上的一次运行过程成为进程，所以处理机管理又称为进程管理。

单处理机系统中，程序有两种运行方式：单道程序顺序执行，多道程序并发运行

（有什么不同呢？？）

单道程序顺序执行：要执行的多个程序按一定次序依次执行，一个程序运行完毕才能运行下一个程序。这种运行方式的优点是实现简单，不需要在多个进程之间进行转换，缺点是资源利用率低，因为在系统运行的整个过程中，始终是一道程序独占系统全部资源，一般一道程序不会同时进行计算和输入输出操作，这使得处理机和设备串行工作，在处理机忙时设备空闲，在设备忙时处理机空闲，并且，这样的系统无法提供多用户同时联机使用方式。

多道程序并发执行：在内存中同时存放多道程序，按一定策略调度多道程序交叉运行，形成“微观上串行，宏观上并行”的情况，使得处理机和设备可以并行工作，当某个进程进行输入输出操作时，可以同时有另一个进程在处理机上进行计算。

在此讨论的是单处理机系统中多道程序并发运行方式下的处理机管理

（1）处理机调度。要在单处理机系统中并发运行多道程序，必须按照一定策略对处理机进行调度，就想在一条铁路上运行多列火车一样，需要进行调度，要决定在某个时刻吧处理机分配给哪个进程进行计算操作，这是处理机管理的核心任务。

（2）进程控制。进程是程序的一次动态运行过程，在其生存期内从产生到消亡经过了一系列状态的转换。进程状态数量是操作系统按照一定的管理策略设置的，进程状态转换是操作系统实施进程管理的一个基本操作。

（3）进程通信。在多道程序环境下，可以由系统为一个应用程序建立多个进程，这些进程相互合作，完成某一共同任务，他们之间要交换信息--进程通信。为保证进城之间正确通信，操作系统提供了一系列通信原语供应用进程调用

（4）进程同步。在多道程序系统中，多个并发进程出在同一运行环境中，必然存在某种联系，如进程之间的资源共享和进程之间的协作。操作系统必须采用一定策略来处理并发进程之间的制约关系，使各进程能顺利运行，即使各进程同步协调运行。操作系统中设置了同步机制来完成此功能。

存储管理

计算机系统采用了冯·诺伊曼提出的存储程序原理，即把要运行的程序一次性存放在存储器中，然后由处理机自动从存储器中依次取出程序指令运行处理机的运行过程就是不断地取命令，执行指令循环往复的过程，每次取一条指令，执行一条指令。存储器是计算机系统中的重要资源，与处理机一起称为计算机系统中的主机。因此，程序的运行机构不只是处理机，而是由处理机和存储器构成的主机。

操作系统提供了如下存储管理功能：

（1）内存分配。内存分配的任务是为每道程序分配一定的存储空间。往往会出现多道程序对内存的需求综合超过实际内存空间，因此，制定分配策略时应以提高内存利用率为目标

（2）地址转换。一个应用程序经过编译后，形成若干个目标程序，这些目标程序经过连接而形成可装入程序（可执行程序）。在可执行程序中，有一些指令中包含内存地址码，要访问该地址出存放的数据或指令，如内存单元和CPU寄存器之间的数据传送指令中包含数据的内存地址码，转移指令中包含指令的内存地址码。将程序装入内存之前，无法确定程序在内存中的实际存放位置，因此必须建立一个虚拟内存地址空间，将整个程序放在这个虚拟内存地址空间中，每个数据和指令都有一个唯一确定的虚拟内存地址，这个地址空间又称为逻辑地址空间，相对地，称实际内存地址空间为物理地址空间。

程序必须装入内存才能被CPU访问并执行，程序指令的操作对象---数据也必须装入内存才能被程序访问，程序和数据装入内存后占据一定的物理内存地址空间，程序的逻辑地址空间往往和物理地址空间不重合，而程序最终是在物理地址空间中运行，即访问程序中的指令和数据时是按其所在实际内存单元的地址进行的，所以要正确的访问数据和指令，必须吧指令中的逻辑地址转换成相应的物理地址，这一操作称为地址转换，又称为重定位。