操作系统学习笔记

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1.概念

操作系统OS是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境,它是计算机系统中最基本的系统软件。

                                            

1.1 作为计算机系统资源的管理者

这些资源主要分为四类:处理机、存储器、I/O设备、以及文件(数据和程序)。OS的主要功能也是对这四类资源进行有效的管理。

处理机管理:用于分配和控制处理机;存储器管理:对内存的分配与回收;I/O设备:对设备的分配(回收)与操作;文件管理:实现对文件的存取、共享和保护。以下是个小栗子↓ 通过栗子,我们可以观察到OS通过文件管理-> 存储器-> 处理机-> 最后到对I/O设备的使用,合理解决了用户想要使用qq与朋友视频聊天的需求,整个过程 行云流水。

1.2 作为用户与计算机硬件系统之间的接口

*命令方式

  • 联机命令接口=交互式命令接口 (Eg: Win+r cmd 输入命令)
  • 脱机命令接口=批处理命令接口 (Eg: .bat文件)

*系统调用方式

  • 只能通过用户程序间接使用程度接口 (Eg: 程序员在程序中调用 .dll文件,调用过程即为系统调用,实现创建窗口等功能。)
  • 程度接口=系统调用=系统调用命令=广义指令

图标-窗口方式

  • GUI 图形用户界面 (Eg: Window操作系统界面)

1.3 实现了对计算机资源的抽象

目标:OS实现对硬件机器的拓展

用户通过使用I/O操作命令 eg: read/write --->【I/O管理软件 + 裸机(硬件+物理接口)】_(虚机器:将覆盖了I/O软件的机器称为扩充机器/虚机器) _

{封装思想:用户不需要去关心底层是如何组织起来工作的}

用户通过使用机器指令 --->【裸机(硬件+物理接口)】

1.4 OS四大基本特性

*并发:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。(宏观下同时运行,微观下分时地交替执行)

并发和并行的区别:

并行是指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

并行:“多人运动”,一对多。    并发:时间管理大师,一对一(分时间段占用)。

并发->并行:倘若有多个处理机,并发执行的程序便可被分配到多个处理机上,实现并行执行,即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序。(OS和程序并发是一起诞生的,尽管现在也有了多核CPU,并行执行多个任务,但并发还是必不可少的。_Eg:现在的4/8核CPU Intel同一时刻可以允许4个程序并行执行,但是当代人使用计算机绝对是有超过4个以上的程序需要同时工作。__)_

进程:指的是系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是由一组机器指令、数据和推栈等组成的,是一个能独立运行的活动实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息。

*共享:即资源共享,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。

*并发和共享互为存在条件

  • 两个进程正在并发执行(并发性)    _ 使用qq和微信_
  • 需要共享地访问硬盘资源(共享性)    发送文件

**虚拟:**指把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的,而逻辑上对应物(后者)是用户感受到的。

一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行。

异****步

在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,但由于资源有限,进程的执行不是一贯到底的,而是走走停停的,以不可预知的速度向前推进。

只有系统拥有并发性,才有可能导致异步性。

没有并发和共享,就没有虚拟和异步的概念。因此,并发和共享是OS的两个最基本的特征。

1.5 OS的发展与分类

手工操作阶段:用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率极低。

单道批处理阶段:引入脱机输入/输出技术,并监督程序负责控制作业的输入、输出。()

实时与分时的区别:

计算题:多道批处理系统