操作系统的概念、四个特征以及os的发展和分类

计算机系统概述

1、操作系统的概念
2、操作系统的四个特征
3、操作系统的发展与分类

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1、操作系统的概念

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。

简单概括为以下三方面：
1.操作系统是系统资源的管理者
2.向上层提供方便易用的服务
3.是最接近硬件的一层软件

操作系统的功能和目标：
1.向上层提供方便易用的服务（一种封装思想）
2.作为系统资源的管理者
3.作为最接近硬件的层次
封装思想：操作系统把一些丑陋的硬件功能封装成简单易用的服务，使用户能更方便地使用计算机，用户无需关心底层硬件的原理，只需要对操作系统发出命令即可

2、操作系统的四个特征

1.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。

操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序，这些程序宏观上看是同时运行着的，而微观
上看是交替运行的。操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。

2.共享：即资源共享，是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。

举例：
互斥共享方式：使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。
同时共享方式：使用QQ发送文件A，同时使用微信发送文件B。宏观上看，两边都在同时读取并发送文件，
说明两个进程都在访问硬盘资源，从中读取数据。微观上看，两个进程是交替着访问硬盘的。

3.虚拟：是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而逻辑上
对应物（后者）是用户感受到的。

一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行

举例：

GTA5需要4GB的运行内存，QQ 需要256MB的内存，迅雷需要256MB的内
存，网易云音乐需要256MB的内存……
我的电脑：4GB内存
问题：这些程序同时运行需要的内存远大于4GB，那么为什么它们还可以
在我的电脑上同时运行呢？
答： 程序运行时并不是将整个程序都装入内存，而是把需要使用的部分装入内存，比如GTA5需要4GB的运行内存，实际被装入内存的要小于4GB，所以这些程序可以同时在电脑上运行，微观上处理机在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务

4.异步：是指在多道程序环境下，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的，
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。

3、操作系统的发展与分类

1.手工操作阶段

主要缺点：用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低

2.单道批处理系统：引入脱机输入/输出技术（用外围机+磁带完成），并由监督程序负责控制作业的输入、输出

主要优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升。
主要缺点：内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。

3.多道批处理系统

主要优点：多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大。
主要缺点：用户响应时间长，没有人机交互功能（用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成，中间不能控制自己的作业执行。eg：无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数）

4.分时操作系统：计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，各个用户可通过终端与计算机进行交互。

主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用
户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。
主要缺点：不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/
作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。

5.实时操作系统

主要优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性

总结：