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操作系统原理--第1页

操作系统原理

计算机操作系统是计算机系统中最为重要的组成部分之一。它

扮演着管理和控制计算机系统所有资源的角色,以及为用户提供

良好的用户界面和应用程序运行环境。本文将主要从操作系统的

基本概念、操作系统的组成、操作系统的功能、操作系统的分类

以及操作系统的发展历程这几个方面来讲述操作系统原理。

一、操作系统的基本概念

操作系统是一种可以管理计算机系统,并且管理资源、控制进

程、提供用户界面、支持文件和I/O等基本功能的系统软件。简单

来说,它像是计算机系统的中间件,使得计算机系统里的各个硬

件和软件间可以互相协调工作。

操作系统有两个核心功能,一是为计算机上的应用程序提供了

一个资源管理器,可以管理和控制计算机上的时间片、内存、硬

盘、输入设备、输出设备等资源;二是为用户提供了一个友好的

用户界面,可以通过与操作系统进行交互来让应用程序工作。

二、操作系统的组成

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1.内核(Kernel)

操作系统内核是操作系统最为重要的组成部分。内核也被成为

操作系统的“核心”,主要负责管理和控制计算机系统所有资源,

例如硬件设备、文件、进程和内存等。内核还有两个重要的部

分:系统调用(Systemcall)和驱动程序(Driver)。

系统调用是操作系统提供给用户程序访问操作系统内核的接

口,使得上层程序可以像下层程序一样来请求系统内核的服务。

驱动程序是操作系统管理硬件设备的一个重要组成部分,驱动

程序可以直接与硬件设备进行通信,提供硬件操作的接口,并且

将底层硬件操作的命令翻译成操作系统能够理解的命令进行执

行。

2.进程管理

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进程(Process)是指正在运行的一个程序。进程管理主要负责

进程的管理和控制,包括进程的创建、调度、撤销和状态转换

等。

单任务操作系统只允许一个进程运行,而多任务操作系统可以

运行多个进程。每个进程有独立的系统资源分配和完全的运行环

境。

3.内存管理

内存管理主要负责计算机的内存资源的调配和回收,并且还可

以提供虚拟内存系统来扩展计算机的内存。

操作系统可以通过内存管理器较为合理地调配内存资源,以便

使不同的程序都可以高效地运转。同时内存管理还可以提供虚拟

内存系统,实现对物理内存的扩充。

4.文件管理

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操作系统原理--第4页

文件管理子系统用于管理计算机的文件系统和文件操作,包括

文件的创建、删除、复制、打开、关闭和文件权限管理等。操作

系统中文件管理子系统还可以提供文件缓存器和虚拟文件系统进

行文件操作。

5.设备驱动程序

设备驱动程序用于对计算机的各个硬件设备进行管理和操作,

包括CPU、内存、外部设备等。设备驱动程序可以对设备发送控

制命令,并且监控硬件工作状态。

6.用户接口

用户接口是计算机操作系统中最外层的部分,它扮演着连接计

算机用户和计算机系统之间的接口。用户接口可以接受用户输入

的命令和请求,并将任务转换为上层的应用程序执行。

三、操作系统的功能

1.管理与控制资源

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操作系统主要负责计算机系统的所有资源的管理和控制,包括

计算机系统的硬件资源和系统的软件资源

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