《计算机操作系统》（第四版）知识点总结

操作系统的目标和作用

引言：操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。起作用是管理好这些设备，提高他们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
计算机系统主要包括：硬件，软件两大类。

1.操作系统的目标

在计算机系统上配置操作系统，其主要目标是：方便性、有效性、可扩充性和开放性。

2.操作系统的作用

①OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
②OS作为计算机系统资源的管理者
③OS实现了对计算机资源的抽象

操作系统的发展历程

单道批处理系统

特点：自动、顺序、单道。
缺点：系统中的资源得不到充分的利用。

多道批处理系统

优点：资源利用率高、系统吞吐量大。
缺点：平均周转时间长、无交互能力。

多道批处理系统需要解决的问题

（1）处理机争用问题
（2）内存分配和保护问题
（3）I/O设备分配问题
（4）文件的组织和管理问题
（5）作业管理问题
（6）用户与系统的接口问题

分时系统

定义 ：在一台主机上同时连接了多台终端并由此形成的系统，使得用户以交互的方式同时共享计算机软硬件资源。

分时系统的特征

（1）多路性
（2）独立性
（3）及时性
（4）交互性

操作系统的基本特性

操作系统的四个基本特征：并发、共享、虚拟、异步。

并发

作用：正是系统中的程序能并发执行这一特性，才使得OS能有效的提高系统中的资源利用率，增加系统的吞吐量。

并发与并行

并行性与并发性是既相似又有区分的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

共享

操作系统实现共享的方式有以下两种：
1、互斥共享方式
2、同时访问方式

虚拟

在OS中利用时分复用技术和空分复用技术来实现“虚拟”。

操作系统的主要功能

处理机管理功能

在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是以进程为基本单位，因而对处理机的管理可归结为对进程的管理。处理机管理的主要功能有：创建和撤销进程，对诸进程的运行进行协调，实现进程之间的信息交换，以及按照一定的算法把处理机分配给进程。
主要包括以下四大类 ：
1：进程控制

2：进程同步

3：进程通信

4：调度
在传统OS中，调度包括作业调度和进程调度两步。

存储器管理功能

存储器管理的主要任务，是为多道程序的运行提供良好的环境，提高存储器的利用率，方便用户使用，并能从逻辑上扩充内存。为此，存储器管理应具有内存分配和回收、内存保护、地址映射和内存扩充等功能。
1.内存分配
内存分配的主要任务是：
（1）为每道程序分配内存空间，是他们“各得其所”。
（2）提高存储器的利用率，尽量减少不可用的内存空间。
（3）允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要。
OS实现内存分配时，可采取静态和动态两种方式：
（1）静态分配方式。每个作业的内存空间是在作业装入时确定的，在作业装入后的整个运行期间不允许该作业在申请新的内存空间，也不允许作业在内存中“移动”。
（2）动态分配方式。每个作业所要求的基本内存空间虽然也是再装入时确定的，但允许作业过程中继续申请新的附加内存空间，以适应程序和数据的动态增长，也允许作业在内存中“移动”。
**2.内存保护 **
内存保护的主要任务是：①确保每道用户程序都仅在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰。②绝不允许用户程序访问操作系统的程序和数据，也不允许用户程序转移到非共享的其他用户程序中去执行。

设备管理功能

设备管理的主要任务如下：
（1）完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配所需的I/O设备，并完成指定的I/O操作。
（2）提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备
为了实现上述任务，设备管理应该具有缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等功能。

文件管理功能

文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理以方便用户使用，并保护文件的安全性。为此，文件管理应具有对文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理以及文件的共享与保护等功能。