【操作系统】基本概念

计算机系统的层次结构

计算机系统的层次结构为：

1. 裸机，纯硬件
2. 操作系统
3. 应用程序
4. 用户

计算机硬件

计算机硬件遵循冯.诺依曼模型，由5部分组成：

1. 运算器。
2. 存储器。
3. 控制器。
4. 输入设备。
5. 输出设备。

操作系统的概念

操作系统，是裸机上的第一层系统，是对硬件功能的首次扩充。

操作系统的作用

操作系统的基本作用为：

• 提供了用户与硬件系统之间的接口。
• 有效控制和管理计算机系统中硬件和软件资源。
• 合理组织计算机系统的工作流程。

操作系统特征

1. 并发性

并发和并行，是两个概念。

并发性，指两个或多个事件，在同一时间间隔内发生。宏观上是同时发生，微观上是交替发生。

并行性，指两个或多个事件，在同一时刻同时发生。

单核CPU，同一时刻只能执行一个程序，多个程序只能并发执行。

多核CPU，同一时刻可以执行多个程序，多个程序可以并行执行。

2. 共享

共享，是指系统中的资源，可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

资源共享方式：

• 互斥共享方式

  一个时间段内，只允许一个进程访问共享资源。

• 同时共享方式

  一个时间段内，允许多个进程同时访问共享资源。同时是宏观上的，微观上可能是交替访问。

并发性和共享性，互为存在条件。

3. 虚拟

虚拟，是指一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，逻辑对应物是用户感受到的。

虚拟性以并发性为前提，如果没有并发性，自然不再需要虚拟性。

虚拟技术：

• 空分复用技术。如虚拟存储器技术。
• 时分复用技术。如虚拟处理器。

4. 异步

多个程序并发执行时，会以不可预知的速度向前推进，进程何时执行，进程间执行的顺序，进程执行所用的时间，都是不确定的，这就是异步性。

并发性是异步性的前提。

操作系统基本功能

操作系统的基本功能包括：

1. 处理器管理
2. 存储器管理
3. 设备管理
4. 文件管理
5. 用户接口

操作系统发展

操作系统经历了以下发展阶段：

1. 手工操作阶段。
2. 单道批处理系统。缓解了人机速度矛盾，资源利用率较低。
3. 多道批处理系统。多道程序并发执行，资源利用率高。不提供人机交互。
4. 分时操作系统。提供了人机交互功能，不能区分紧急任务。
5. 实时操作系统。能优先处理紧急的任务。