操作系统基础-概述

一、操作系统的概念

操作系统(OperatingSystem)，简称OS。
OS是计算机系统最基础的系统软件，管理软硬件资源、控制程序执行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程，为用户使用计算机提供良好运行环境。

二、操作系统的主要特征

• 并发：处理多个同时性活动的能力。
• 共享：操作系统与多个用户的程序共同使用计算机系统中的资源（共享有限的系统资源）。
• 虚拟：一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体（分时或分空间）。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率
• 随机：操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行响应并处理。

三、操作系统的组成

• 进程调度子系统
• 进程通信子系统
• 内存管理子系统
• 设备管理子系统
• 文件管理子系统
• 网络通信子系统
• 作业控制子系统

四、操作系统的作用

1、有效地管理资源

A 怎样管理资源？

• 跟踪记录资源的使用状况。如：哪些资源空闲，分配给谁使用，允许使用多长时间等。
• 确定资源分配策略。静态分配策略或者动态分配策略
• 实施资源的分配和回收
• 提高资源利用率
• 保护资源的使用
• 协调多个进程对资源请求的冲突

B、五大基本功能

• 进程管理：进程线程状态、控制、同步互斥、通信、调度
• 存储管理：分配/回收、地址转换、存储保护、内存扩充
• 文件管理：文件目录、文件操作、磁盘空间 、文件存取控制
• 设备管理：设备驱动、分配回收、缓冲技术
• 用户接口：系统命令、编程接口

2、通过命令接口、编程 接口等为用户提供各种功能服务

• 操作系统为用户提供了一组功能强大、方便易用的命令或系统调用。
• 典型的服务：进程的创建、执行；文件和目录的操作；I/O 设备的使用；各类统计信息

3、对硬件机器的扩展

• 操作系统是硬件之上的第一层软件。
• 操作系统在应用程序与硬件之间建立了一个等价的扩展机器（虚拟机）。
• 对硬件抽象，提高可移植性；比底层硬件更容易编程。

五、操作系统的类型

1、批处理系统

• 分类：
• • 单道批处理系统：无须作业调度和进程调度；内存仅有一道作业；顺序完成
• • 多道批处理系统：作业调度和进程调度；内存有多道作业；非顺序完成
• • 远程批处理系统-
• 优点：
• • 系统吞吐量大
• • 资源利用率高-
• 缺点：
• • 平均周转时间长
• • 不能提供交互作用能力

    2、分时系统

    分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，它同时允许许多用户通过终端以交互方式使用计算机共享主机中的资源。所谓分时是指多个用户分时共享使用同一台计算机，也就是说把计算机的系统资源（尤其是CPU时间）进行时间上分割，即将整个工作时间分成一个个的时间片，每个时间片分给一个用户使用，这样将CPU工作时间分别提供给多个用户使用，每个用户依次地轮流使用一个时间片。

3、实时系统

为了提高系统的响应时间，对随机发生的外部事件作出及时响应并对其进行处理。

实时控制系统
此类实时控制系统主要用于生产过程的自动控制，实验数据自动采集，武器的控制、包括火炮自动控制、飞机自动驾驶、导弹的制导系统。
实时信息处理系统
这类系统主要用于实时信息处理，象飞机订票系统、情报检索系统。

4、微机操作系统

配置在微机上的OS称为微机操作系统。常用的微机OS有MS-DOS、MS Windows、OS/2、SCO UNIX、 Linux等。

单用户单任务操作系统MS-DOS

MS-DOS是Microsoft公司开发的首先在IBM-PC机上使用的微机OS，MS-DOS操作系统现成了事实上的16位微机单用户单任务操作系统的标准。

多任务操作系统MS Windows

Windows98/2000/XP是Microsoft公司开发的一个图形用户界面的多任务、多线程、全32位的操作系统。

多用户多任务操作系统SCO UNIX

SCO公司将运行于大、中、小型机上UNIX操作系统移植到微机上，UNIX是多用户多任务操作系统。

Linux

Linux操作系统是一个遵循标准操作系统界面的标准免费操作系统，具有UNIX BSD和UNIX SYS Ｖ的扩展特性。它的版权所有者是芬兰籍的Linus B.Toroalds先生和其它开发人员，并且遵循GPL（GNU General Pablic License）声明。Linux可以在基于Intel处理器的个人计算机上运行，它可以将一台普通的个人电脑变成功能强劲的UNIX工作站。

5、网络操作系统

计算机网络的定义

计算机网络可以定义为一些互连的自主计算机系统的集合，所谓自主计算机是指计算机具有独立处理能力，而互连则表示计算机之间能够实现通信和相互合作。按网络所覆盖的地理范围大小可把计算机网络分成广域网WAN（Wide Area Network）和局域网LAN（Lacal Area Network）两类。

网络操作系统定义

网络操作系统是使网络上各计算机能方便地进行网络通信、有效地共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务的软件和有关规程的集合。

6、分布式操作系统

分布式计算机系统是为分散处理、协同完成任务而将多个分散的计算机经互连网络连接而成的计算机系统，分布式操作系统是在它上配置的操作系统。分布式操作系统是能直接对系统中各类资源进行动态分配和管理，有效控制和协调诸任务的并行执行，允许系统中的处理单元无主、次之分，并向系统提供统一的、有效的接口的软件集合。
它基于两种环境:多处理器(CPU)系统或多计算机系统（网络），它是网络操作系统的更高级的形式，它保持了网络操作系统的全部功能。

7、嵌入式操作系统

嵌入式系统是在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统。它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机”。通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中，由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统。
嵌入式操作系统通常配有源码级可配置的系统模块设计、丰富的同步原语、可选择的调度算法、可选择内存分配策略、定时器与计数器、多方式中断处理支持、多种异常处理选择、多种通信方式支持、标准C语言库、数学运算库和开放式应用程序接口。

五、参考

https://segmentfault.com/a/1190000015635515
https://blog.csdn.net/xiaokang123456kao/article/details/73770700
骆斌、葛季栋 计算机操作系统 课程