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操作系统 第一章 操作系统概述 1.1 操作系统的目标和作用 1.1.1 操作系统的目标 目标： 1. 方便性。不需要人人都是程序员 2. 有效性。工作协调高效 3. 可扩充性。各自独立发展 4. 开放性。移植和互操作 1.1.2 操作系统的作用 1. OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。（从用户角度来看，来操纵计算机。） (1) 命令输入。形式又分为以下几种： 命令行（Command Line Input ）：由OS提供的一组联机命令（语言），用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。图形用户界面（GUI ）：用户通过显示设备上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。自然输入方式（NUI ）：用户通过语音识别输入来操纵计算机系统和运行自己的程序。 (2) 系统调用方式（System Call ）。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的使用编程调用API 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1.不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展用户的需求是推动OS发展的根本动力 2. OS 作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中通常都含有各种各样的硬件和软件资源。需要空间和时间来使用这些资源，OS合理调配和使用。（这是从管理者的角度来看） 3. OS用作扩展机、虚拟机隐藏了计算机具体细节，为用户展现的是一台虚拟机，功能上扩展了几个功能部件的组合。（这是从发展的角度来看）Government 1.2 操作系统的发展过程 1.2.1 无操作系统的计算机系统 1. 人工操作方式 从第一台计算机ENIAC 诞生(1945 年2月)到50年代中期的计算机，属于第一代。这种人工操作方式有以下两方面的缺点：(1) 用户独占全机。(2) CPU 等待人工操作。 2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O) 方式这种脱机I/O方式的主要优点如下： (1)减少了CPU的空闲时间。(2) 提高I/O速度。  1.2.2 单道批处理系统 1. 单道批处理系统(Simple Batch Processing System) 的处理过程 2. 单道批处理系统的特征 该系统的主要特征如下：(1) 自动性。(2) 顺序性。(3) 单道性。 1.2.3 多道批处理系统 1. 多道程序设计的基本概念 多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System) 。在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为后备队列；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。这种调度称之为作业调度。 1.2.4 分时系统 1. 分时系统(Time Sharing System) 的产生 如果说，推动多道批处理系统形成和发展的主要动力，是提高资源利用率和系统吞吐量，那么，推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需求。用户的需求具体表现在以 下几个方面： (1) 人机交互。 (2) 共享主机。 (3) 便于用户上机。 2. 分时系统实现中的关键问题 分时系统性能好坏的主要指标是响应时间。 (1) 及时接收。 (2) 及时处理。 (3) 符合使用习惯。 在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处： (1)提高CPU的利用率。 (2)可提高内存和I/O 设备利用率。 (3)增加系统吞吐量。 2. 多道批处理系统的特征 (1)多道性。(2) 无序性。(3) 调度性。 3. 多道批处理系统的优缺点 (1)资源利用率高。 (2) 系统吞吐量大。 (3) 平均周转时间长。 (4) 无交互能力。 4. 多道批处理系统需要解决的问题 (1)处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。 (3) I/O 设备管理问题。 (4) 文件管理问题。 (5) 作业管理问题。 3. 分时系统的特征 (1)多路性。(2) 独立性。(3) 及时性。(4) 交互性。 1.2.5 实时系统 实时系统(Real-Time System) 是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。 1.3 操作系统的基本特性 1.3.1 并发(Concurrence) 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。最基本的特征！ 1.3.2 共享(Sharing) 在操作系统环境下，所谓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。 1.3.3 虚拟(Virtual) 操作系统