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第一章操作系统概述

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

按功能硬件分为五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，运算器和控制器称为CPU中央处理机。

按功能软件分为系统软件和应用软件。

通常，将未配置任何软件的计算机称为“裸机”。

第二代计算机中出现“人—机矛盾”，出现“批处理系统”(系统一次集中处理一批用户作业，但是，此时在一个用户作业运行时仍独占计算机)；第三代计算机，人们开始把CPU、存储器、外部设备以及各种软件都视为计算机系统中的“资源”，提出不仅要合理地，而且要高效地利用这些资源，为此软件设计上提出了“多道程序设计”技术，即在计算机内存中同时放几个相互独立的程序让它们去“竞争”、去“共享”系统中的这些资源，使系统中的资源尽可能地满负荷工作，从而提高整个计算机系统的使用效率。

什么是“虚拟机”？

操作系统是在裸机上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的首次扩充。从用户角度看，计算机系统配置了操作系统后，由于操作系统隐藏了硬件的复杂细节，用户感到机器使用起来更简单、更容易了。通常说操作系统为用户提供了一台功能经过扩展的机器或“虚拟机”，因为现实生活中并不存在具有这种功能的真实机器，它只是用户的一种感觉而已。

操作系统是控制和管理计算机硬件资源和软件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的一个大型程序。

从资源管理角度看，操作系统具有五个方面的功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理以及作业管理。

有的操作系统实行处理机两级调度：第一级是作业调度，涉及作业管理；第二级才是处理机调度，属于处理机管理。

多道程序运行时竞争的存储资源是内存，所以操作系统中的存储管理是针对内存而言的。

操作系统的分类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统。

“单道批处理操作系统”的“单道”指一次只让一个作业程序进入系统内存加以运行，也可以说它是一个单用户操作系统；“多道批处理操作系统”允许若干个作业程序同时装入内存，造成对系统资源共享与竞争的态势。

将多道程序设计技术与分时技术结合在一起，就产生了分时操作系统，其采用了“时间片轮转”的处理机调度策略。配有分时操作系统的计算机称为分时系统，即一台计算机与多个终端设备连接。

分时系统特点：多路性、交互性、独立性和及时性。

为改善系统性能，研究者提出配置的操作系统既有分时能力，又有批处理能力。将运行时间短、经常交互会话的终端用户任务视为“前台”作业，将运行时间长、不经常交互会话的终端用户任务视为“后台”作业。按分时系统方式运行前台作业，当无前台作业或无前台作业请求时，才按批处理方式运行后台作业，即前台作业优先于后台作业。

所谓“实时”，是指能够及时响应随机发生的外部事件并对事件作出快速处理的一种能力。实时操作系统是能对外部的请求和信号在限定的时间范围内做出及时响应的操作系统。其特点是：高及时性和高可靠性。

所谓计算机网络，是指把地理上分散的、具有独立功能的多个计算机和终端设备，通过通信线路加以连接，以达到数据通信和资源共享目的的计算机系统。在网络范围内，用于管理网络通信和共享资源，协调各计算机上任务的运行，并向用户提供统一的、有效方便的网络接口的程序集合，就叫网络操作系统，其基本功能是：网络通信、资源管理、提供网络服务和提供网络接口。

计算机网络系统特点：自治性、分散性、互联性和统一性。

采用多道程序设计技术，能充分发挥CPU和外部设备并行工作的能力，提高其利用率。

第二章处理机管理

计算机系统中，最宝贵的资源是CPU。

“进程”是多道程序运行环境下，系统资源分配和独立运行的基本单位。

所谓“程序”，是一个在时间上严格有序的指令集合。

单道程序设计环境下，系统特点：资源的独占性、执行的顺序性、结果的再现性（只要执行环境和初始条件相同，重复执行一个程序，获得的结果总是一样的）。多道程序中上述三个特点全被打破。

多道程序设计环境下，系统特点：执行的并发性、相互的制约性（间接制约如申请资源，直接制约如一个程序等待另一个程序响应）、状态的多变性等。

“进程”是指，一个程序在给定数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和运行调度的独立单位。

多道程序设计系统中，有两类进程：系统进程和用户进程。区别为：系统进程之间的相互关系由操作系统负责协调，用户进程之间的相互关系由用户自己安排，同时系统会以命令形式提供一定的协调手段；系统进程直接管理有关软硬件资源活动，用户进程不得插手资源管理，需要资源时必须向系统提出申请；系统进程优先获得资源、优先得以运行。

进程的基本状态：运行状态指获得CPU运行的状态；阻塞状态指为了等待某种外部事件发生，如输入输出或另一个进程发来消息等，暂时无法运行的状态，也叫等待状态或挂起状态；就绪状态指具备运行所需的一切