第一章:操作系统概述
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第一章:操作系统概述
1946年,第一台通用计算机 ENIAC,标志着现代计算机的诞生,是计算机发展史上的里程碑。
计算机的发展历程
计算机系统的组成
什么是操作系统(OS,Operating System):一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用程序的集合。
操作系统在计算机中的地位,也就是我们为什么要学习操作系统,它是我们了解计算机底层的基石。
操作系统的目标有四个:
- 方便性 (Convenience)
- 有效性 (Effciency)
- 可扩充性 (Scalability)
- 开放性 (Opennesss)
操作系统的作用:
- 从用户角度:OS是用户与计算机硬件系统之间的结构(软件接口)
- 从资源管理角度:OS是计算机系统资源的管理者
- 处理机管理
- 存储器管理
- I/O设备管理
- 文件管理
- 从扩充机器的角度:OS实现了对计算机资源的抽象,为用户提供了一台等价的扩充机器。例如虚拟机,虚拟机就是在操作系统的基础上,覆盖了软件,功能变得更加强大的机器。
现代操作系统通常为用户提供三种使用界面:
- 命令
- 图形
- 系统调用
操作系统的发展历程:
操作系统有4个典型的发展阶段,分别是:
- 单道批处理系统
- 多道批处理系统
- 分时系统
- 实时系统
在早期无操作系统阶段,采用人工操作方式,但存在人机矛盾、以及CPU和I/O设备速度不匹配矛盾,当时的解决办法是采用脱机输入输出方式
随着计算机的发展出现了:批处理系统
批处理系统经历了两个阶段:
- 单道批处理系统(Simple Batch Processing System):在内存中始终只保持一道作业。
- 多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System):在内存中可保留多道作业。
批处理系统的工作方式:
- 用户将作业交给系统操作员
- 系统操作员将许多用户的作业组成一批作业,以脱机输入方式输入到计算机系统中,在系统中形成一个自动转换的连续作业流
设计一个监督程序(Monitor),由监督程序自动按照一定的策略调度作业一次运行。这个监督程序就是早期操作系统的雏形。
批处理:指对一批作业进行处理,把一批作业以脱机的方式输入到磁盘中,形成后背作业队列。由监督程序(Monitor)控制对其进行连续、自动的调入内存处理。
多道批处理系统:
- 宏观上并发运行:多个作业在内存*享资源,同一个时间段内同时运行。
- 微观上串行运行:内存中的各个作业交替使用CPU。
无论是单道批处理系统,还是多道批处理系统,都没有人机交互能力,为了实现交互能力,引入了分时系统
分时系统实现的原则:
- 作业直接进入内存
- 不允许一个作业长期占用处理机。为此实现方法为:时间片轮转,即给与每个作业很少的占用CPU的时间,让他们完成一定的任务,而不是等待一个任务完成后,继续下一个任务。
吞吐量:指在单位时间内*处理器(CPU)从存储设备读取->处理->存储信息的量。