计算机基础笔记(三)—操作系统

前言

不必害怕未知，无需恐惧犯错，做一个Creator！

一、概述

定义： 计算机硬件和用户的一个接口，它使得其他程序更加方便有效地运行，并能方便地对计算机硬件和资源进行访问。
计算机系统： 硬件+软件
软件系统： 操作系统+应用程序
操作系统加载过程：
自举程序运行→操作系统装入内存→CPU运行操作系统

二、操作系统分类

批处理操作系统： 早期控制大型计算机，保证计算机所有资源从一个作业转换到另一个作业
分时系统： 将多个作业同时装入内存，仅当资源可用时分配给需要它的作业
并行系统： 多个CPU，多任务并行处理
分布式系统： 程序和资源在一个计算机运行一部分在另一台计算机运行另一部分
实时操作系统： 在特点时间限制内完成任务，常常用以应用程序监控、响应或控制外部过程和环境

三、组成部分

用户界面+内存管理+进程管理+设备管理+文件管理

用户界面

用来解释用户的输入，命令解释程序（shell）或窗口（GUI）

内存管理器

分区调度： 将内存分为不定长的几个分区，每个部分或者分区保存一个程序，程序完全载入，占用连续地址
分页调度： 内存和程序被分为大小相等的帧和页，程序在内存中的存储不必连续，但需要整个程序在运行前全部载入
请求分页调度： 在分页调度的基础上，程序无需全部载入
请求分段调度： 程序按照程序员的角度划分成段

进程管理

程序： 一组稳定的指令，存在于磁盘中
作业： 从一个程序被操作系统选中执行，其运行结束并再次成为一个程序的过程中，该程序称为作业
进程： 一个运行中的程序，运行于内存中

作业调度器： 将一个作业从保持状态转入就绪状态，或从运行状态转入终止状态
进程调度器： 将一个进程从一个状态转入另一个状态
队列： 为处理多个进程和作业，进程管理器使用队列存有作业和进程的信息

进程同步

只要资源可以被多个用户同时使用，那么它就可能有两种问题的状态：死锁和饿死
当操作系统没有对进程的资源进行限制时将会发生死锁，4个必要条件：
互斥： 一个资源只能被一个进程占有
资源占有： 一个进程占有一个资源，即使在获取其他资源之前无法使用它
抢先： 操作系统不能临时对资源重新分配
循环等待： 所有的进程和资源包含在一个循环里
饿死
发生在当操作系统对进程分配资源有太多限制的时候

设备管理

不停地监视所有的输入输出设备，维护输入输出设备一个队列，管理策略

文件管理

控制文件的访问，管理文件的创建、删除和修改，管理文件的存储

四、主流操作系统

UNIX

多用户、多道程序、可移植的操作系统，它被设计来方便编程、文本处理、通信
组成： 内核+命令解释器+标准工具/应用程序
内核： 内存管理、进程管理、设备管理、文件管理
命令解释器： 用户可见部分，解释和接收用户输入的命令
工具： Unix标准程序，为用户提供支持，如文本编辑器、搜索程序、排序程序
应用： 编写的对系统能力拓展的程序

Linux

内核+系统库+系统工具
系统库： 用于和内核交互的函数
系统工具： 使用系统库，执行管理任务各个程序

Windows

HAL+内核+执行者+环境子系统
硬件抽象层（HAL）： 为上层隐藏了硬件的差异
内核： 面向对象软件的片段
执行者： 对象管理器、安全引用监控器、进程管理器、虚拟内存管理器、本地过程调用工具和IO管理
环境子系统

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