计算机操作系统笔记01

操作系统概述

1.1  操作系统的目标、作用和模型

1.  OS的目标

      方便性：用户无需了解底层硬件，无需用0、1机器语言操作。（可以说不用手，用工具，进入石器时代了。）

      有效性：CPU、I/O、存储等的管理专门、合理地被组织管理起来，提高资源的利用率。

      可扩充性：扩充应用软件；适应硬件和体系结构发展，扩充底层管理功能模块等。

      开放性：网络环境，遵循开放互联标准。

 

2.  OS的作用

      1) 作为用户与计算机硬件系统之间的接口（达成了方便性的目标）

      2）OS作为计算机系统资源的管理者（达成有效性目标）

      3）OS用作扩充机器

 

 

1.2  操作系统的发展过程

1） 人工操作方式

2）脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式

3 ）单道批处理系统(Simple Batch Processing System)

4） 多道批处理系统

5）分时系统(time-sharing system)

6）实时系统(Real-Time System)

 

1、推动OS萌芽、发展、变化的主要动力：

      1）方便用户

      2）提高计算机资源利用率

      3）硬件器件不断更新换代：8bit ->16，32

      4）计算机体系结构的不断发展：单CPU,多CPU,网络

 

2、操作系统分类

                (1)单用户OS：一次只能支持一个用户作业的运行。
                (2)批处理OS：用户作业以成批的方式提交给计算机。
                (3)分时OS：允许多个用户同时与计算机系统交互。
                (4)实时OS：能够及时响应随机发生的外部事件，并对外部事件做出快速处理，对来自外部的请求和信号在限定的时间范围内做出响应。
                (5)网络OS：面向网络上多用户，提供基本的网络操作所需要的功能，如文件共享，内存管理和进程任务调度等。
                (6)分布式OS：是最高级的操作系统，管理整个系统(包括网络)中的所有资源，负责所有资源的分配和调度、任务的划分和具体安排、信息传递和控制。
                (7)嵌入式OS：与应用紧密结合、专用性很强、可裁剪。

 

3、分布式OS与网络OS的比较

                1）分布性(控制和处理都是分布的)

• 分布式OS不是集中地驻留在某一个站点，而是较均匀地分布在系统的各个站点上，所以OS的处理和控制功能是分布式的。
• 计算机网络也具有分布处理功能，但网络的控制功能，是集中在某个主机或网络服务器中，或说控制方式是集中式的。处理是分布的。

                2）并行性

• 分布式处理系统，具有多个处理单元，分布式OS的任务分配程序可将多个任务分配到多个处理单元上，使这些任务并行执行，从而加速了任务的执行。
• 计算机网络中，每个用户的一个或多个任务通常都在自己(本地)的计算机上处理，所以，在网络OS中无任务分配功能。

                3）透明性

• 分布式OS能很好地隐藏系统内部的实现细节，如：对象的物理位置，并发控制，系统故障等，对用户都是透明的。当用户访问某个文件时，只需提供文件名而无须知道它是驻留在哪个站点上，即可对它进行访问，即物理位置是透明的。
• 网络OS，也有一定的透明性，但主要是指在操作实现上的透明性。如：当用户要访问服务器上的文件时，只需发出相应的文件存取命令，而无须了解对该文件的存取是如何实现的。

                4）共享性

• 分布式系统中，分布在各个站点上的软、硬件资源，可供全系统中的所有用户共享，并能以透明方式对它们进行访问。
• 网络OS也能提供资源共享，但所共享的资源大多是设置在主机或网络服务器中，而在其它机器上的资源，只能由使用该机的用户独占。

                5）健壮性

• 分布式系统的处理和控制功能是分布的，任何站上的故障，都不会给系统造成太大的影响，并且，当某设备出现故障时，可通过容错技术实现系统重构，使系统能正常运行，所以，系统具有健壮性，即具有较好的可用性和可靠性。
• 网络OS中，其控制功能大多集中在主机或服务器中，使系统具有潜在的不可靠性，此外，系统的重构功能也较弱。

 

 

1.3  操作系统的基本特征

1、并发concurrence

                区别两个概念
                并行性：两个或多个事件在同一时刻发生
                并发性：两个或多个事件在同一时段发生

2.共享sharing
                系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。主要有两种共享方式：
                互斥共享方式：
                对临界资源（如打印机）采用该方式，资源分配给某进程后未释放前，不能被其他进程所用。
                临界资源(独占资源)：一段时间内只允许一个进程访问的资源。
                同时访问方式：
                对允许“同时”访问的资源（如磁盘）采用该方式，但“同时”仍然是“宏观并行微观串行”的，不是真正的同时

３. 虚拟virtual
                        通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑对应物（用户感觉上的东西），两种实现方式：
                                时分复用
                        一个物品被多人分时使用，在一段时间内就表现为每个人都有一个该物品可用，1虚拟为n。
                                空分复用

４.异步性asynchronism
                        指进程的执行顺序和执行时间的不确定性
                        进程的运行速度不可预知
                        由于资源等因素限制，进程通常不能一气呵成地执行完，多个进程并发执行是“时走时停”的，不可预知每个进程的运行推进快慢；允许异步，但结果应正确，只要环境相同，无论快慢，结果应该相同（可再现性），这需要进程互斥和同步手段来保证。

 

1.4  操作系统的主要功能

• 处理机管理功能（作业管理）
• 存储器管理功能
• 设备管理功能
• 文件管理功能
• 用户接口