操作系统文件管理_计算机民科笔记-操作系统week1

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操作系统概述

操作系统做了什么?

比如启动一个程序，可以通过命令行，或者鼠标双击程序等方式来执行，操作系统在收到指令后，检查该程序是不是可执行文件，并且通过程序首部信息来确定代码和数据在可执行文件中的位置。

常见可执行文件格式

Windows:
Linux:
Unix:

缺页异常

缺页异常是指程序的代码和数据没有读入内存，硬件机制会捕获到缺页异常，并且把控制权较给操作系统，操作系统会分配合适的页面给程序。

什么是操作系统

操作系统属于计算机系统种的软件，是一些程序的集合，方便用户更好的操作计算机，操作系统由用户态和内核态组成，内核态有对所有硬件访问权利，可以执行机器所有的指令。，而用户态则负责软件。

操作系统的几个关键词

有效: 系统效率, 资源利用率
合理: 各种软硬件资源的管理是否公平
方便使用: 用户界面和编程接口

操作系统的作用

自底向上看，操作系统是资源管理者，管理硬件资源和软件资源。

硬件资源(内核态)
1. CPU
2. 内存
3. 设备(I/O设备磁盘网卡等)

软件资源(用户态)
1. 磁盘上文件
2. 各类管理信息

操作系统管理资源

通过数据结构来记录资源使用情况，比如资源空闲，分配使用，使用时间等，决定好以后，再就是确定资源分配的策略，使用算法来分配。

静态分配策略 : 一口气拿大量的资源，会造成资源浪费。
动态分配策略 : 什么时候需要资源，操作系统分配给多少资源。

实施资源的分配和回收

提高资源利用率

保护资源使用

协调多个进程对资源请求

操作系统的基本功能

CPU管理(进程/线程管理)
1. 进程线程状态
2. 控制
3. 同步互斥
4. 通信
5. 调用

存储管理
1. 分配/回收
2. 地址转换
3. 存储保护
4. 内存扩充

文件管理
1. 文件目录
2. 文件操作
3. 磁盘空间

设备管理
1. 设备驱动
2. 分配回收
3. 缓冲技术

用户接口
1. 系统命令
2. 编程接口API

操作系统对机器的扩展

操作系统在应用程序和硬件之间当了一个平台，对硬件抽象，提高可移植性，相对于直接对底层硬件编程，操作系统在中间位置提供接口给程序员使用，这样子会更加方便轻松。

操作系统主要特征

并发: 处理多个同时性的活动。
共享 : 多个用户共同使用计算机资源。
1. 互斥共享
2. 同时共享
虚拟 : 一个物理实体(CPU等)映射成多个对应逻辑实体，提高资源利用率。
随机 : 对不可预测的次序发生的事件进行响应处理。

并发

在OS中存在多个程序运行在一个CPU上面，宏观上，这些程序同时执行，微观上，这些程序是轮流执行的。

并行

不程序同时在多个硬件上执行, 如果想判断一个程序是否处于并行状态，只需要判断是不是在同一个时间内，程序是否超过“一个工作单位”在运行，所以单线程没有办法达到并行。

并发和并行的简单区别

并行是指物理硬件上同时执行，并发是指逻辑上能够让多个程序交织执行，就像看书，并行可以在同一时间段同时看好几本书，并发则是在一个时间段不停的切换书。

虚拟

CPU-每个进程的“虚处理机” 让每个进程都以为是独立占用CPU的

存储器-每个进程都由独立的虚拟地址空间(代码+数据+堆栈)

显示设备-多窗口或虚拟终端

操作系统分类

批处理系统

单道批处理系统
多道批处理系统

分时操作系统

通用操作系统 : 结合分时操作系统和批处理系统

前台: 需要频繁交互的作业

后台 : 时间性要求性不强的作业

举个例子，在玩游戏的时候需要频繁的电脑交互，所以需要分时，如果在计算一个特别复杂的算式时，可以使用批处理操作系统。

实时操作系统

硬实时操作系统 : 必须达到实时
软实时操作系统 : 可以偶尔接受超时时间比如电影卡顿

对于外部请求必须在严格时间内做出响应，高可靠性。

个人计算机系统

网络操作系统: 相互通信，资源共享。

分布式操作系统: 多处理器或以计算机网络为基础，基本特征是处理分布在不同计算机上，特点是同一的操作系统，在不同的计算机上可以互相完成同一任务。

处理能力增强，速度更快，可靠性强，具有透明性。

嵌入式操作系统 没有内核态

重点概念

操作系统定义
操作系统的三个作用
并发
共享
虚拟
随机
Windows Linux Unix架构

参考

《现代操作系统》

操作系统原理（Operating Systems）www.coursera.org还在疑惑并发和并行？ - laike9m's bloglaike9m.com