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操作系统(Operating System,OS)是指控制和管理整个计算机的硬件与软件资源,合理地组织、调度计算机的工作与资源的分配,进而为用户和其他软件提供方便接口与环境的程序集合
。并发、共享、虚拟和异步
。指两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生
,对于操作系统就是指同同时有两个或两个以上的程序在运行,因此操作系统具有处理和调度多个程序同时执行的能力。每个正在运行的程序就是一个进程
。宏观上有多个程序同时执行
,而在每个时刻,单处理机环境中只有一道程序执行,因此微观上这些程序仍是分时交替执行
;所以,操作系统的并发性是通过分时来实现的
。而并发性是指“系统具有同时进行运算或操作的特性,在同一时刻能完成两种或两种以上的工作”,并行性需要硬件的支持
。资源共享
,指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
,共享的方式有互斥共享和同时访问共享
。针对某些资源一段时间内只允许一个进程访问该资源
,例如打印机、相机,这是为了避免数据混淆。实行互斥共享的资源,当有进程A请求访问时,首先先查看资源是空闲还是忙,若空闲则直接分配给进程A使用,反之若是资源正忙,那么进程A必须等待,等到其他进程访问完并释放资源,A才能使用资源
。临界资源或独占资源
。使用同时访问共享的资源,往往不会因为同个时刻有多个进程访问而出现数据混淆,这类资源的典型就是磁盘
;值得注意的时,这里的同时是宏观上的,也就是一个时间段;同时访问共享,其实是将一个请求分几个时间片段间隔地完成,其效果与连续完成地效果一样
。而对于互斥共享,即便要求在很短一个时间片段内就可以完成,也只能满足这个请求而不允许其他请求,设想一下打印机,如果用同时共享访问,那么势必出现在同一张 A4 纸上出现两个文档内容混杂在一起地情况。资源共享以并发为条件,若系统无法并发,也就是同一时间间隔内只有一个程序在执行,那么也就不存在资源共享问题了
。若系统不能有效管理资源共享,例如无法有效管理程序对相机地使用,那么所有要用到计算机地程序地执行必定受到影响,要么彼此阻塞,要么彼此竞争,甚至所有地程序都直接奔溃
。指把一个物理上存在地实体变为若干逻辑上地对应物,用于实现虚拟化地技术,称为虚拟技术
。利用虚拟技术可以实现虚拟处理器、虚拟存储等。虚拟处理器是通过多道程序设计技术,采用让多道程序并发执行地方法,来分时使用一个处理器,让每个终端用户感觉到有一个中央处理器在专门为他服务
。虚拟存储则是从逻辑上扩充存储器的容量,此时用户感受到的内存容量并不是真实存在的
。时分复用技术和空分复用技术
。指多道程序环境下的进程因为资源有限而走走停停,以不可知的速度向前推进
。异步性让操作系统运行在一种随机的环境下,可能导致进程出现与时间有关的错误,但是,只要运行环境相同,操作系统就必须保证多次运行进程后都能获得相同的结果
。具有管理计算机资源的功能、为用户提供访问底层硬件资源的统一接口、用作扩充机器
。处理机(CPU)管理、存储器管理、文件管理和设备管理
。对进程的管理
,进程何时创建、何时撤销,如何管理、如何避免冲突,合理共享都是进程管理的主要任务,进程管理的主要功能有进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。内存的分配与回收、地址映射、内存保护与共享和内存扩充
等功能,以提高内存利用率为目标。操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统,文件管理包括文件存储空间管理、目录管理及文件读写管理和保护
等。完成用户的 I/O 请求
,方便用户使用各种设备,并提高设备利用率,主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理和虚拟设备等。命令接口和程序接口
;前者让用户通过这些操作命令来组织和控制作业的执行,后者让编程人员用于获取系统服务。联机命令接口和脱机命令接口
。交互式命令接口
,适用于分时或实时操作系统,命令由一组键盘操作命令组成
。工作流程:批处理命令接口
,适用于批处理系统,命令则是由一条条有特定意义的字符串组成
,工作流程:一组系统调用,也就是广义指令组成
,用户在程序中使用这些系统调用请求系统服务,从而完成想要作的事。GUI 并不是操作系统的一部分,而是基于操作系统的应用程序
。没有任何软件支持的机器称为裸机
,是计算机系统的物质基础;而我们所熟知的计算机系统则是经过层层软件改造后的计算机;简单理解,裸机在最里面,操作系统在最外面,操作系统所提供的资源管理功能和方便用户使用的各种服务,将裸机改造为功能更强、使用更方便的机器,因而,通常称覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机
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