王道操作系统考研笔记——1.1.1 操作系统的概念、功能和目标
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文章目录
- 1.1.1 操作系统的概念、功能和目标
- 1.1.1.1 操作系统的概念
- 1.1.1.2 作为系统资源的管理者
- 1.1.1.3 作为用户和计算机硬件之间的接口
- 1.1.1.4 作为最接近硬件的层次
- 1.1.1.5 小结
1.1.1 操作系统的概念、功能和目标
目前在市场上,我们熟知的操作系统有Window
、安卓
、IOS
、MacOS
、Linux
。那么操作系统的概念到底是什么呢?
如果结合生活经验是理解计算机系统的层次结构的话,我们可以来见证一台电脑的诞生:
- 买一台裸机
- 安装Windows操作系统
- 安装QQ
- 本宝宝使用QQ和朋友尬聊
1.1.1.1 操作系统的概念
用一个图片来概括计算机系统的层次结构的话,如图:
从图上来看,操作系统位于裸机之上,应用程序在操作系统的支持下运作,也就是说,操作系统起到了一个承上启下的作用,如图中所示,它可以负责管理协调硬件、软件等计算机资源的工作,为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务。由此我们可以引出操作系统的定义:
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。
如果要拿直观的例子来看的话,打开window操作系统的任务管理器,我们就可以理解上面的定义所在:
1.1.1.2 作为系统资源的管理者
现在我们需要思考几个问题:
- 操作系统作为系统资源的管理者,需要提供什么功能?
- 操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口,要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务,需要实现什么功能?
- 操作系统作为最接近硬件的层次,需要在纯硬件的基础上实现什么功能?
在思考这些问题前,我们先补充一个知识——进程。
如果学过数据库我们知道: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,才能被CPU处理。
举一个平时上网中最简单的例子,如果我们要用QQ和朋友视频聊天,那么我们在没有快捷方式的情况下,我们做的会是如下步骤:
- 在各个文件夹中找到QQ安装的位置
- 双击打开QQ.exe
- QQ程序正常聊天
- 开始和朋友视频聊天
在这个过程中,在第一步进行的时候,需要找到QQ程序所在的文件夹位置;在第二步进行的时候,需要把该程序相关数据放入内存;在第三步的时候,对应的进程被处理机(CPU)处理;在第四步的时候,需要将对应的摄像头设备分配给进程。所以举这个例子出来后,我们可以看到操作系统作为资源的管理者,他提供了以下四种功能
:
- 处理机管理
- 存储器管理
- 文件管理
- 设备管理
而其目标,就是为了安全、高效
地管理系统的资源。
1.1.1.3 作为用户和计算机硬件之间的接口
自下往上看,操作系统需要提供给应用程序怎样的接口呢?大体可以分为以下三类:
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
其中我们可以把命令接口
和程序接口
统称为用户接口
。在考研中最重要的即为这两个。
命令接口允许用户直接使用,其分类分为两种,一种是联机命令接口,特点是用户说一句系统做一句;另外一种是脱机命令接口,特点是用户说一堆,系统做一堆。
如果体现在windows系统的电脑上,我们可以按下win+R,输入cmd打开shell窗口,这实际上是一个交互式命令接口
,用户说一句,操作系统做一句,这就是联机命令接口。而脱机命令接口又为批处理命令接口
,其在Window中体现为shell脚本。
程序接口在Windows操作系统电脑上的体现有很多,如:C:\windows\System32\user32.dll,如果程序员在程序中调用user.32.dll,即可实现创建窗口等功能,该功能只能通过用户程序间接使用
。
GUI作为图形用户界面,其结构操作更加明了,用户可以使用形象的图形界面进行操作,而不需要记忆复杂的命令、参数。如果举一个例子的话:在Window操作系统中,删除一个文件只需要把文件拖拽进回收站即可。
我们对以上的知识做一个小结:
1.1.1.4 作为最接近硬件的层次
在1.1.1.3中,我们了解了从操作系统到应用程序直接所提供给用户的接口种类;在这一小节,我们会从上往下看,从操作系统到裸机又有什么关联。
我们常说的裸机
,指的是没有任何软件支持的计算机;在裸机上安装的操作系统,可以提供资源管理功能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。
我们通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器
,又称为虚拟机
。
1.1.1.5 小结
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