软件工程-基础课程-操作系统_操作系统概述与历史.docx

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操作系统概述

1操作系统的定义与功能

1.1定义

操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件与软件资源，为其他应用程序提供基础服务。操作系统是用户与计算机硬件之间的桥梁，使得用户能够高效、方便地使用计算机资源。

1.2功能

进程管理：控制程序的执行，包括进程的创建、调度和同步。

内存管理：管理计算机的主存储器，确保每个程序都有足够的内存空间，同时防止程序访问不属于自己的内存区域。

文件管理：提供文件的创建、删除、读写、打开、关闭等操作，以及文件系统的组织和管理。

设备管理：控制计算机的输入输出设备，如键盘、鼠标、打印机等，实现设备的共享和分配。

用户接口：提供用户与操作系统交互的界面，包括命令行界面和图形用户界面。

2操作系统的类型

2.1批处理操作系统

批处理操作系统是一种非交互式操作系统，它将用户提交的作业以批处理的方式进行处理。用户将作业提交给操作员，操作员将作业输入到计算机中，操作系统按照一定的顺序执行这些作业，最后将结果输出。

2.2分时操作系统

分时操作系统允许多个用户通过终端同时使用计算机。操作系统将CPU时间分成很短的时间片，轮流分配给每个用户，使得每个用户都感觉像是在独占计算机。

2.3实时操作系统

实时操作系统用于需要对事件做出快速响应的场合，如工业控制、军事系统等。它保证在规定的时间内完成对事件的处理，具有高可靠性和实时性。

2.4网络操作系统

网络操作系统管理网络资源，提供网络通信和资源共享服务。它使得网络中的多台计算机能够像一台计算机一样协同工作。

2.5分布式操作系统

分布式操作系统管理分布在不同地理位置的多台计算机，使得这些计算机能够像一台计算机一样协同工作。它提供了分布式计算环境，使得用户可以透明地访问网络中的资源。

3操作系统的发展趋势

微内核化：操作系统的核心功能被剥离出来，形成一个微小的内核，其他功能则以服务的形式运行在用户空间。这种设计使得操作系统更加灵活、可扩展。

网络化：随着网络技术的发展，操作系统越来越强调网络功能，提供更丰富的网络服务和更高效的网络通信。

虚拟化：操作系统能够虚拟化硬件资源，使得多个操作系统或应用程序可以在同一台物理计算机上同时运行，提高了资源的利用率。

安全性：操作系统越来越重视安全性，提供更强大的安全机制，防止恶意软件的攻击和数据的泄露。

移动化：随着移动设备的普及，操作系统越来越强调移动性，提供更丰富的移动设备支持和更高效的移动设备管理。

3.1示例：进程管理中的进程调度

在进程管理中，进程调度是一个关键的环节。以下是一个简单的进程调度算法——轮转法（RoundRobin）的Python实现：

#定义进程类

classProcess:

def__init__(self,id,burst_time):

self.id=id

self.burst_time=burst_time

self.remaining_time=burst_time

#定义轮转法调度算法

defround_robin(processes,time_quantum):

n=len(processes)

time=0

queue=processes.copy()

whilequeue:

process=queue.pop(0)

ifprocess.remaining_timetime_quantum:

time+=time_quantum

process.remaining_time-=time_quantum

queue.append(process)

else:

time+=process.remaining_time

process.remaining_time=0

print(f进程{process.id}在时间{time}完成)

#测试数据

processes=[Process(1,24),Process(2,3),Process(3,3)]

time_quantum=10

#调用轮转法调度算法

round_robin(processes,time_quantum)

在这个例子中，我们定义了一个Process类来表示进程，每个进程都有一个ID和一个执行时间（burst_time）。然后我们定义了一