计算机操作系统引论(操作系统)
目录
一、操作系统的目标
二、操作系统的作用
三、操作系统的基本特性
四、操作系统的主要功能
五、操作系统的结构设计
一、操作系统的目标
操作系统(Operating System,OS)是计算机硬件的第一层软件,是计算机必备配置的最基本、最重要的系统软件。
1、有效性
有效提高CPU和I/O设备利用率;提高的方法:合理地组织计算机的工作流程
2、方便性
可使计算机系统更容易使用
3、可扩展性
OS为了能适应发展的要求,比具有良好的可扩展性;如何才有可扩充性?例如:采用新的OS结构,如微内核结构和客户服务器模式
4、开放性
计算机网络,特别特别是LAN的迅速发展,使OS的应用环境由单机转向网络环境。为使不同厂家的计算机和设备能通过网络加以集成化,并能正确、有效地协同工作,实现应用的可移植性和互操作性,必须具有统一的开放环境,进而要求OS具有开放性。
开放性是指系统能遵循世界标准规范,特别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。
二、操作系统的作用
从用户观点看,OS是用户和计算机硬件系统之间的接口
从资源管理观点看, OS是计算机系统资源(软、硬)的管理者
操作系统的作用:
1.OS作为用户和计算机硬件系统的接口
2.OS作为计算机资源的管理者
3.OS实现了对计算机资源的抽象
1、操作系统作为用户和计算机硬件系统的接口
用户可以通过三种方式使用计算机
命令方式(键盘命令)
图标、窗口方式(GUI)
系统调用方式(程序接口)
2、操作系统作为计算机资源的管理者
计算机系统资源可归结为四类:处理器、存储器、I/O设备、文件/信息(数据和程序)
OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效管理:
处理机管理:分配和控制处理机
存储器管理:主要是内存分配和回收
I/O设备管理:I/O设备的分配与操纵
文件管理:文件的存取、共享和保护
3、操作系统实现了对计算机资源的抽象
完全无软件的计算机——裸机。“裸机”难于使用。
裸机覆盖了一层I/O设备管理软件如图1-2所示,由它来实现对I/O设备操作的细节,并向上提供一组I/O操作命令,如Read和Write命令,用户可以利用它进行数据输入/输出,而无需关心I/O实现的细节。
为了方便用户使用文件系统,又在第一层软件上再覆盖一层用于文件的管理软件,用它来实现对文件操作的细节,并向上提供一组对文件进行存取操作的命令。第二个层次的抽象。
三、操作系统的基本特性
1、并行与并发
并行性——两个或多个事件在同一时刻发生。
并发性——两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
在多道程序环境下,并发性是指在一段时间内,宏观上有多个程序在同时运行,但在单处理机系统中,每一时刻却只能有一道程序执行,故微观上这些程序只能是分时地交替执行。若计算机系统中有多个处理机,则这些可以并发执行的程序可被分配到多个处理机上,实现并行执行。
进程简述
通常的程序是静态实体,它是不能并发执行的。为了使程序能并发执行,系统必须分别为每个程序建立进程(Process)。
进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的,是一个活动实体。
多个进程之间可以并发执行和交换信息。
关于进程和线程的基本概念
在OS中引入进程的目的,是使多个程序能并发执行。
进程和并发是现代OS中最重要的基本概念,也是OS运行的基础。
比进程更小的单位 ——线程(Threads)。
一个进程通常包含若干线程。
近年来推出的OS 都引入了线程。
2、共享
共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。
目前主要有以下两种资源共享方式:
(1)互斥共享方式
对于临界资源,要求被互斥地共享;
(2)同时访问方式
允许在一段时间内由多个进程“同时”对它进行访问。这里所说的“同时”往往是宏观上的,而微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问。
并发和共享是操作系统的两个最基本的特征,它们是互为存在条件的。
资源的共享是以进程的并发执行为条件的,若系统不允许程序并发执行,自然不存在资源共享问题;
若系统不能对资源共享实施有效管理,协调好诸进程对共享资源的访问,也必然影响到程序并发执行的程度,甚至根本无法并发执行。
3、虚拟
虚拟——是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
操作系统中利用了两种方式实现虚拟技术,即时分复用技术和空分复用技术,分别用来实现虚拟处理机、虚拟内存、虚拟外部设备和虚拟信道等。
4、异步性
内存中的每个进程在何时能获得处理机运行,何时又因提出某种资源请求而暂停,以及进程以怎样的速度向前推进,每道程序总共需要多少时间才能完成等等,都是不可预知的。此即进程的异步性。
四、操作系统的主要功能
1、处理机管理功能
在传统的多道程序设计系统中,处理机的分配和运行,都是以进程为基本单位的,因而对处理机的管理,可以归结为对进程的管理。
在引入线程的OS中,还包含对线程的管理。
•创建和撤消进程(线程) ----进程控制
•对诸进程(线程)的运行进行协调 ----进程同步
•实现进程(线程)之间的信息交换 ----进程通讯
•按照一定的算法把处理机分配给进程(线程) ----进程调度
2、存储器管理
存储器管理应具有以下功能:
内存分配(静态、动态分配方式)
内存保护(硬件检查越界,软件处理)
地址映射(逻辑、物理地址,硬件支持)
内存扩充(虚拟存储技术)
3、设备管理功能
设备管理功能主要任务:
完成进程提出的I/O请求;
为用户进程分配其所需的I/O设备;
提高CPU和I/O设备的利用率;
提高I/O速度;
方便用户使用I/O设备。
设备管理应具有以下功能:
1、缓冲管理——在设备和CPU之间引入缓冲,可有效地缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾,提高CPU的利用率,进而提高系统的吞吐量。
2、设备分配——按某种策略将设备分配给用户进程。需设备控制表等数据结构。
3、设备处理——设备处理程序又称为设备驱动程序。基本任务是实现CPU与设备控制器通信:CPU 发I/O命令;设备控制器发中断请求。
4、文件管理
主要任务:
对用户文件和系统文件进行管理,以方便用户使用,并保证文件的安全性。
文件管理应具有以下功能:
1.文件存储空间的管理
2.目录管理
3.文件的读/写管理和保护
5、用户接口
命令接口(联机命令、脱机命令)
程序接口(系统调用)
图形接口(GUI)
五、操作系统的结构设计
微内核OS结构——现代OS结构
微内核结构能有效地支持多处理机运行,故非常使用于分布式系统环境。Windows NT采用微内核结构。
在与微内核技术发展的同时,客户/服务器技术、面向对象技术也在迅速发展,把它们应用到基于微内核结构的OS中,便具有了以微内核为OS核心,以客户/服务器为基础,并且采用了面向对象的程序设计方法的特征。
1、微内核技术
微内核技术——是指精心设计的、能实现现代OS核心功能的小型内核。
1)足够小的内核
微内核是指精心设计的、能实现现代OS最基本的核心功能的部分。
2)基于客户/服务器模式
把OS的最基本部分放在内核中,把OS的绝大部分功能放在内核外面的一组服务器(进程)中实现。
3)应用“机制与策略分离”原理
所谓机制,是指实现某一功能的具体执行机构。
策略是在机制基础上,借助于某些参数和算法来实现该功能的优化,或达到不同的功能目标。
机制处于系统的低层,而策略处于系统的高层。
传统OS将机制放在内核低层,策略放在内核高层。
微内核OS将机制放在微内核中,策略放在微内核外。
4)采用面向对象技术
2、微内核的基本功能
1)进程(线程)管理
2)低级存储管理
3)中断和陷入处理
3、微内核的优点与缺点
优点:
1)提高了系统的可扩展性
2)增强了系统的可靠性
3)可移植性
4)提供了对分布式系统的支持
5)融入了面向对象技术
缺点:
6)微内核OS的运行效率有所降低。
计算机操作系统引论(操作系统)相关推荐
- 第一章 操作系统引论-操作系统原理和实践
目录 三课合一: 要求学完要做到什么? 教材 目录 第一章操作系统引论 引例:操作系统在做什么? 你知道哪些操作系统的名字? 什么是OS操作系统? 1.1 操作系统的目标和作用 目标:方便性.有效性. ...
- 《计算机操作系统》课程学习(1)——第1章 操作系统引论
说起操作系统,我想在坐的各位同学都不会陌生.因为无论我们想用计算机干什么,首先要做的就是启动操作系统,任何软件的运行都离不开操作系统的支持. 比如大家最熟悉的就是Windows操作系统. 除了Wind ...
- 考研OR工作----计算机操作系统简答题及疑难知识点总结(第一章 操作系统引论)
Everybody,阿婆主根据<计算机操作系统>(第四版.汤子瀛)这本书来对一些考研或者是工作上对计算机操作系统的知识疑难点进行了总结,有需要的朋友可以通过阿婆主总结的文章来进行学习或背记 ...
- 北航操作系统课程-第一次作业-操作系统引论1
北航操作系统课程-第一次作业-操作系统引论1 北京航空航天大学计算机学院-2020春操作系统课程 题目作者为北航计算机学院操作系统课程组,答案为博主原创.水平有限,无法保证作答正确性,如有错误敬请批评 ...
- 【操作系统之考前垂死挣扎】01操作系统引论
1操作系统引论 1.1:操作系统的目标和作用 1.2:操作系统的发展过程 1.3:操作系统的基本特性 1.4:操作系统的主要功能 1.5:OS结构设计 1.6:常见的OS 1.1:操作系统的目标和作用 ...
- 北航操作系统课程-20200302课堂小测-操作系统引论
2020-03-02-课堂小测-操作系统引论 北京航空航天大学计算机学院-2020春操作系统课程 以下题目作者为北航计算机学院操作系统课程组,客观题答案由课程组给出,解析及主观题答案均为博主原创,水平 ...
- 北航操作系统课程-20200227课堂小测-操作系统引论
2020-02-27-课堂小测-操作系统引论 北京航空航天大学计算机学院-2020春操作系统课程 以下题目作者为北航计算机学院操作系统课程组,客观题答案由课程组给出,解析及主观题答案均为博主原创,水平 ...
- 操作系统知识点总结(第一章 操作系统引论)
基于计算机操作系统(第四版) 第一章 操作系统引论 操作系统的定义:操作系统是计算机系统中的一个系统软件,是一些程序模块的集合 操作系统的主要目标:方便性.有效性.可扩充性和开放性 操作系统的分类:批 ...
- 823专业课计算机,辽宁科技大学823计算机专业基础综合(含数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络)考研复习经验...
考研是一场持久战,在辽宁科技大学823计算机专业基础综合(含数据结构.计算机组成原理.操作系统和计算机网络)考研复习的过程中,难免会遇到各种各样的问题和挑战.在进入强化冲刺阶段之后,高强度的学习和心里 ...
- 计算机四级操作系统原理知识汇总,2015年全国计算机四级《操作系统原理》考试内容...
2015年全国计算机四级<操作系统原理>考试内容 一.操作系统概述 1.操作系统基本概念.特征.分类 2.操作系统主要功能 3.操作系统发展演化过程,典型操作系统 4.操作系统结构设计,典 ...
最新文章
- linux数组删除数据,JavaScript在数组的循环中删除元素
- 练习 hdu 5523 Game
- 6 种不同情况下写的代码
- linux和android调试概要
- 2017年本博客知识体系引导(更新至2017.8.11)
- Python中面向对象的讲解(3)
- Vue项目npm打包推荐方式
- 简洁后台管理非常简洁
- LinkedBlockingQueue1.8源码
- 2013台式计算机,显卡天梯图 2013最新台式机显卡天梯图
- DarkNet yoloV2 转到caffe使用
- 实时监控input输入框,获取输入的内容,去除拼音
- 如何检索综述类文献?
- Google AdMob账号注册
- 爬虫笔记19:模拟登录jerry的QQ空间(selenium获取cookie的应用案例)、怎么保存cookie
- 软路由Linux7,CentOS 7 NAT软路由
- RASNet视频目标跟踪论文笔记
- 理解ES6中的TDZ(暂时性死区)
- 拼多多微信登陆服务器请求失败,拼多多客服网页无法登陆/卡死,怎么办?
- 轻松学Pytorch – 人脸五点landmark提取网络训练与使用
热门文章
- python中常见的漏洞_Python常见安全漏洞及修复方法集合!你所不会的这里都有!...
- Python模块subprocess小记
- 视频监控刀模切割件是否脱落
- python nacos注册中心_Nacos —— 注册中心和配置中心
- 【漏洞复现】通达OA v11.7 在线任意用户登录漏洞
- javascript转帖备忘
- RedHat 7.5 7.6下载磁力链分享
- css中的@inport 与link
- 【程序设计】散点密度图
- CSS之设置图片宽度100%,高度等于宽度