操作系统个人复习笔记（一）

操作系统的概念、功能和目标

概念

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，并合理的组织调度计算机的工作和资源分配，以提供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。

功能

**补充：**进程是一个程序的执行过程，执行前需要将该程序放到内存中，才能呗CPU处理

1、 作为计算机系统的资源管理者

• 处理机管理

  在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程(或线程)为基本单位，因而对处理机的管理可归结为对进程的管理。并发时在计算机内同时运行多个进程，所以，进程何时创建、何时撤销、如何管理、如何避免冲突、合理共享就是进程管理的最主要的任务。

  • 进程控制

  • 进程同步

  • 进程通信

  • 死锁处理

  • 处理机调度

• 存储器管理

  存储器管理是为了给多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用以及提高内存的利用率。

  • 内存分配

  • 地址映射

  • 内存保护与共享

  • 内存扩充

• 文件管理

  计算机中的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统。

  • 文件存储空间管理

  • 目录管理

  • 文件读写管理和保护

• 设备管理

  设备管理的主要任务是完成用户的IO请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率,。

  • 缓冲管理

  • 设备分配

  • 设备处理

  • 虚拟设备

2、作为用户与计算机硬件系统之间的接口

• GUI用户图形界面

• 命令接口

  联机命令接口

  脱机命令接口

• 程序接口

  系统调用

3、操作系统用作扩充机器

通常吧覆盖了软件的及其成为扩充机器

目标

• 方便性

  方便用户使用计算机

• 有效性

  OS通过合理地组织计算机的工作流程，加速程序运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量

• 可扩充性

  近年来OS已广泛采用微内核结构，能够方便地添加新功能和模块

• 开放性

  指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互联OSI国际标准

操作系统的特征

并发（Concurrence）

并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。操作系统的并发性是指计算机系统中同时存在多个运行着的程序。引入进程的目的是使程序能够并发执行。

注意同一时间间隔**（并发）和同一时刻的区别（并行**）。

在多道程序环境下，一段时间内宏观上有多道程序在同时执行，而在每一时刻，单处理机环境下实际仅能有一道程序执行，故微观上这些程序还是在分时地交替执行。（现在的操作系统一般是多核，可以实现真正意义上的并行）

操作系统的并发性是通过分时得以实现的。

共享（Sharing）

1、互斥共享

系统中的某些资源，如打印机、磁带机，虽然它们可以提供给多个进程使用，但为使所打印或记录的结果不致造成混淆，应规定在一段时间内只允许-一个进程访问该资源。

2、同时访问

系统中还有另一类资源，允许在-段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问即“分时共享”。

典型的可供多个进程“同时”访问的资源是磁盘设备，一些用重入码编写的文件也可以被“同时”共享，即若干个用户同时访问该文件。

PS：并发和共享是操作系统两个最基本的特征

虚拟（Virtual）

虛拟是指把- -个物理上的实体变为若千个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的，即实际存在的;而后者是虚的，是用户感觉上的事物。用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术。在操作系统中利用了多种虛拟技术，分别用来实现虚拟处理器、虚拟内存和虚拟外部设备等。

1、空分复用技术

引入虚拟内存技术并利用存储器的空闲控件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。

2、时分复用技术

（1）虚拟处理机技术

利用多道程序设计技术，为每道程序建立至少一个进程，让多道程序并发执行。

（2）虚拟设备技术

通过分时复用的方法，将一台物理I/O设备虚拟为多态逻辑上的I/O设备，并允许每个用户占用一台逻辑上的I/O设备。

异步（Asynchronism）

在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。

总结