《计算机操作系统》——概念、功能、目标、特征

操作系统的概念（定义）与功能目标

操作系统的概念（定义）

操作系统（Operating System，OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统中最基本的系统软件。

操作系统的功能和目标

作为系统资源的管理者

• 处理机管理
• 存储器管理
• 文件管理
• 设备管理

作为用户和计算机硬件之间的接口

• 命令接口：允许用户直接使用
• 程序接口：允许用户通过程序间接使用
• GUI：现代操作系统中最流行的图形用户接口

系统调用=系统调用命令=广义指令

典型的联机命令接口：Windows系统中win+R键进入的命令提示符窗口，交互式命令接口。
典型的脱机命令接口：批处理命令接口，如windows系统中.bat文件，点击可以运行一系列指令。
作为最接近硬件的层次

• 实现对硬件机器的拓展
• 没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理工鞥和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器
• 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机

操作系统的特征

并发

• 并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
• 并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

  操作系统的并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
  一个单核处理机同一时刻只能执行一个程序，因此操作系统会负责协调多个程序交替执行。
  而在多核CPU中，同一时刻可以有多个程序并行执行，但并发性依然必不可少。

共享

资源共享，指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

• 互斥共享：同一时间段内只允许一个进程访问该资源。
• 同时共享：允许一个时间段内由多个进程**“同时”**对它们进行访问。（同时往往是宏观上的，而在微观上，有可能是交替访问）

并发和共享：互为存在条件
  共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程同时使用，如果失去并发性，则系统中只有一个程序正在运行，则共享性失去存在的意义。
  如果失去共享性，则进程无法同时访问共享资源，就无法实现并发。

虚拟

  虚拟是指吧一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，而逻辑上对应物是用户感受到的。

• 时分复用技术
  虚拟处理机技术：利用多道程序设计技术，可将一台物理上的处理机虚拟为多台逻辑上的处理机，在每台逻辑处理机上运行一道程序，我们把用户所感觉到的处理机成为虚拟处理机。
  虚拟设备技术：利用虚拟设备技术，也通过分时复用的方法，将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备，并允许每个用户占一台逻辑上的I/O设备。
• 空分复用技术
    利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其他的多道程序，以此来提高内存的利用率。

  如果失去了并发性，则一段时间内系统只需要运行一道程序，那么就是去虚拟性的意义了。没有并发性，谈不上虚拟性。

异步性

  对于内存中的每个进程，在何时能获得处理机运行，何时又因提出某种资源请求而暂停，以及进程以怎样的速度向前推进，每道程序总共需要多少时间才能完成等等，都是不可预知的。
  只有系统有并发性，才有可能导致异步性。

OS的发展与分类