1、知识总览
2、操作系统的概念（定义）
2、操作系统的功能和目标
- 2.1 操作系统的功能和目标 —— 作为系统资源的管理者
- 2.2 操作系统的功能和目标 —— 作为用户和计算机硬件之间的接口
- - 2.2.1 命令接口
  - 2.2.2 程序接口
  - 2.2.3 GUI：图形用户界面
- 2.3 操作系统的功能和目标 —— 作为最接近硬件的层次
3、知识回顾

1、知识总览

2、操作系统的概念（定义）

结合生活经验来理解计算机系统的层次结构：

我们想要组装一台电脑需要经过以下步骤：

购买一台裸机；
在裸机上安装windows操作系统；
在安装操作系统之后的电脑上安装各种软件，如QQ；
安装QQ后就可以使用QQ和朋友进行聊天；

所以计算机系统的层次结构可以简单表示如下：

计算机系统的层次结构由下至上依次是裸机，裸机上面是操作系统，基于操作系统可以按照一些应用程序（软件），用户可以使用这些软件；可以看到用户和操作系统是有一部分相接的，操作系统即使没有安装应用程序（软件），用户也可以直接使用操作系统执行任务，比如设置系统时间，用户和操作系统是可以有直接交互的，大多数情况下，用户都是通过软件和操作系统进行交互的；

裸机中的硬件就是我们所熟悉的各种硬件，例如CPU、内存、硬盘等；应用程序就是QQ、IE浏览器、英雄联盟等；

从中间往两边看，操作系统位于软件和硬件的中间层次，操作系统负责管理协调硬件、软件等计算机资源的工作；从下往上看，操作系统是在用户和应用程序下面的层次，需要为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务；从上往下看，操作系统是最接近硬件的系统软件，操作系统是一个软件而不是硬件；

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分配，以提供给用户和其它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。

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分配，这句话的意思就是从中间往两边看，操作系统作为硬件和软件的中间层次发挥的作用；

提供给用户和其它软件方便的接口和环境，这是从下往上看，操作系统需要为用户和应用程序提供方便的接口；

它是计算机系统中最基本的系统软件，这是从上往下看，操作系统是最接近硬件的软件；

通过直观的例子理解操作系统的具体作用：打开windows操作系统的“任务管理器”（快捷键：Ctrl+Alt+Del）：

在上面的界面中可以看到操作系统对软件的管理和对硬件的管理；

2、操作系统的功能和目标

首先考虑三个问题：

操作系统作为系统资源的管理者（这些资源包括软件、硬件、文件等），需要提供什么功能？
操作系统作为用户与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？

下面我们按照上面的结构依次分析操作系统需要实现的功能和目标。

2.1 操作系统的功能和目标 —— 作为系统资源的管理者

补充知识：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。

来看生活中经常遇到的一个例子：用QQ和朋友视频聊天的过程：

step1：在各个文件夹中找到QQ安装的位置（如D:/Tencent/QQ/Bin）；
step2：找到QQ.exe文件，双击打开QQ.exe文件；
step3：QQ程序正常运行；
step4：开始和朋友视频聊天；

看一下上面的过程，第一步需要逐层打开文件夹，找到QQ.exe这个程序（可执行文件）的存放位置；可以看到，在各级文件夹下都会有各种各样的文件存放在当前文件夹下，这些文件被有组织地放到一起，这是操作系统需要完成的事情，也就是操作系统的文件管理功能；

第二步中双击打开QQ.exe文件，为了执行QQ.exe文件，操作系统需要把该程序的相关数据放到内存中，这些数据放到内存中的哪些位置需要由操作系统进行控制，这就是操作系统的第二个功能——存储器管理或者内存管理；

第三步是QQ正常运行，一个程序能够正常运行，需要对应的进程被处理机(CPU)处理，计算机中除了QQ这个程序之外，还可能同时运行其他程序，例如微信等，这些进程都需要等待CPU资源的分配，CPU的资源分配给哪个进行是由操作系统进行处理的，这就是操作系统提供的第三个功能——处理机管理；

第四步中开始和朋友进行聊天需要将摄像头设备分配给进程，这个设备分配给进程，进程用完之后把设备使用权回收，这些事情是操作系统需要提供的第四个功能——设备管理；

在实现以上四个功能的时候，操作系统需要保证这些资源的管理是安全高效的，这是操作系统所追求的目标；

2.2 操作系统的功能和目标 —— 作为用户和计算机硬件之间的接口

操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口需要提供以下功能：

命令接口：运行用户直接使用；
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；

2.2.1 命令接口

命令接口又可以分为联机命令接口和脱机命令接口；

以上所有提供给用户的接口（命令接口、程序接口、GUI用户图形界面）统称为“用户接口”；

联机命令接口实例（Windows系统）：联机命令接口=交互式命令接口

step1：win键+R；
step2：输入cmd，按回车，打开命令解释器；
step3：尝试使用time指令；

脱机命令接口实例（Windows系统）：脱机命令接口=批处理命令接口

使用windows系统的搜索功能，搜索C盘中的*.bat文件，用记事本任意打开一个：

看似其内容很复杂，其实其和联机命令中的time指令是类似的，这里只是把一系列的指令串联起来，然后列成一系列的指令清单。当我们双击.bat文件时，操作系统会根据用户给出的一系列指令来逐条执行，这就是典型的脱机命令接口，或者说是批处理命令接口。

2.2.2 程序接口

以windows操作系统为例，在windows操作系统中经常看到.dll文件，程序员在程序中调用user32.dll（该调用过程即为系统调用）即可实现创建窗口等功能。程序接口只能通过用户程序间接使用，用户没办法直接使用.dll文件；

易懵概念：系统调用==系统调用命令==广义指令

2.2.3 GUI：图形用户界面

用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数。

例子：在Windows操作系统中，删除一个文件只需要把文件“拖拽”到回收站即可。

2.3 操作系统的功能和目标 —— 作为最接近硬件的层次

操作系统作为最接近硬件的软件，需要提供的功能和目标：实现对硬件机器的拓展；

没有任何软件支持的计算机称为裸机，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；

通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机；

类比：
硬件：锤子、锯子、木头、钉子等待；
操作系统：优秀的工匠；
操作系统对硬件机器的拓展：通过优秀的工匠，这些简单的原料可以组织成房子、帆船、匹诺曹等；普通用户可以直接使用工匠提供的房子、帆船等，而无需关心这些东西在低层是怎么组织起来工作的；

3、知识回顾

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