软件设计师 (原高级程序员 ) 复习资料

专题三：操作系统知识

1、操作系统知识：

1.1 基本概述

操作系统是一个大型的软件系统，是为了提高计算机系统资源(硬件和软件资源)的利用效率并方便

用户使用的一组程序，这些程序可以用软件实现，也可以用固件(微程序设计)实现。操作系统的基本特

征是并发与共享。

操作系统是运行在计算机硬件上的最基本的系统软件，位于所有的软件的最底层，为计算机使用者提

供了一种良好的操作环境，也为各种应用系统提供了基本的支持环境。它在计算机系统中占据了特殊重要

的地位，其它所有的软件如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件以及大量的应用软件，都将

依赖于操作系统的支持，取得它的服务。

操作系统通过多任务并行的手段来达到多用户资源共享的目的。

我们通常主要采用几种不同的方法来考察操作系统。

用户观点：可以把操作系统看作是用户与计算机硬件系统之间的接口(系统调用和联机命令)；

资源管理观点：把操作系统看成计算机系统资源的管理者；

进程角度：管理核心，对用户进程和系统进程进行控制和协调；

分层角度：从系统构造的角度出发，将系统分为若干个层，彼此依赖；

操作系统的硬件基础是：中断和通道，中断处理一般都在核心内完成。

操作系统的类型与功能：

根据使用环境和对用户作业处理方式，操作系统的基本类型可以分为 3 大类：

◆批处理操作系统： 其特点是先将作业脱机输入到外围输入设备，再由监督程序将作业成批调入系统中进

行处理。在早期的计算机中往往使用这种类型的操作系统。

◆分时操作系统： 多个用户同时以会话方式控制自己程序的运行， 每个用户都感到似乎各自有一台独立的、

支持自己请求服务的系统。其特点是将 CPU时间轮流分配给内存各道作业使用，直至每个作

业结束，这就保证了多个用户能在较短时间内与作业进行交互。

◆实时操作系统： 系统往往是专用，系统与应用很难分离。其特点是能及时响应外部时间的请求，并迅速

完成对事件的处理。其设计原则是响应时间优先于资源利用率。实时系统又分成实时过程控

制和实时信息处理两类。

除了上述这几类基本系统外，随着计算机体系结构的发展，又出现了多处理机操作系统、分布式操作系统

和网络操作系统等等。

操作系统的职能是管理和控制计算机系统中的全部硬件、软件资源，合理组织计算机工作流程，并为用户

提供一个良好的工作环境和友好的接口，系统资源管理和提供用户界面是操作 操作系统的功能模块：

◆处理器(机)管理： 其主要任务，是对处理机进行分配，并对其进行有效的控制和管理。在多道程序环

境下，处理机的分配以线程为基本单位，因此对处理机的管理可归结为对线程的管理。

◆存储管理： 其主要任务，是为程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率，

以及能从逻辑上来扩充内存。所以存储管理应具有以下功能：内存分配、内存保护、地址映

射和内存扩充等。

◆设备管理： 其主要任务，是完成用户提出的 I/O 请求，为用户分配 I/O 设备；提高 CPU和 I/O 设备的利

用率；提高 I/O 速度；以及方便用户使用 I/O 设备。为实现上述任务，设备管理应具有缓冲

管理、设备分配和设备处理，以及虚拟设备等功能。 采用通道、控制器和设备三级控制方法

管理这些设备；

◆文件管理： 其主要任务，是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。

为此，文件管理应具有文件存储空间的管理，目录管理，文件的读、写管理以及文件的共享

与保护等功能。

◆用户接口： 为了方便用户使用操作系统，操作系统向用户提供命令接口和系统调用接口，在较晚出现操

作系统中又向用户提供了图形接口。

1.2 处理机管理

处理器是计算机的心脏，在单用户系统中或单道系统中，处理器为一个用户或一个作业