【操作系统】第一章计算机系统概述(1)

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前言

今天我们开始一个全新的专栏《操作系统》,这是基于王道考研408中的23考研版本的“操作系统课程”而做的知识点总结与个人的理解,希望各位读者大大可以喜欢,也祝愿每一位考研的小伙伴都可以顺利上岸,加油哈。码字不易,希望多多支持!

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一.操作系统的概念

重要性

操作系统是一种系统软件,它是计算机系统中最核心的部分之一 Snipaste_2023-04-13_17-30-34.png

操作系统的概念(定义)

什么是操作系统?

操作系统是一种系统软件,是计算机系统中最核心的部分之一,它是一组控制和管理计算机硬件、软件资源的程序和数据的集合体。

一台电脑的诞生

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操作系统的概念

操作系统(Operating System,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. 操作系统是系统资源的管理者
  2. 向上层提供方便易用的服务
  3. 是最接近硬件的一层软件

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操作系统的功能和目标——作为系统资源的管理者

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操作系统的功能和目标——向上层提供方便易用的服务

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有点类似于车的包装,将丑陋的硬件包装成简单好看的服务。 这里操作系统提供的服务总共可以分为两类:

直接给用户使用的
  1. GUI:图形化用户接口:

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  1. 联机命令接口(交互命令接口):
    如尝试 time命令:
  • win+R
  • 输入cmd,在窗口输入time
    特点:用户说一个,系统跟着做一句。

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  1. 脱机命令接口(批处理命令接口) 脱机命令接口是指一种在没有网络连接的情况下,仍然可以使用的命令行接口。通过脱机命令接口,用户可以在没有网络连接的环境中使用系统命令。
    特点:用户说一堆,系统跟着做一堆。
给软件或者程序员使用的:

程序接口:可以在程序中进行系统调用来使用程序接口,普通用户不能直接使用程序接口,只能通过程序代码间接使用。

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总结:

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操作系统的功能和目标——作为最接近硬件的层次

  • 需要实现对硬件机器的拓展

  • 没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上安装的操作系统。可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能,将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器通常把覆盖了软件的机器成为扩充机器,又称之为虚拟机

  • 类比汽车: 发动机——只会转;轮胎——只会滚; 在原始的硬件机器上覆盖一层传动系统——让发动机带着轮子转——使原始的硬件机器得到拓展

  • 操作系统对硬件机器的拓展:将CPU、内存、磁盘、显示器、键盘等硬件合理地组织起来,让各种硬件 能够相互协调配合,实现更多更复杂的功能 普通用户无需关心这些硬件在底层是怎么组织起来工作的,只需直接使用操作系统提供的接口即可

知识点总结:

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二.操作系统的四大特征:

并发:

在这里我们要搞清楚:并发和并行的区别:

  1. 并发: 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的,但微观上是交替发生的。
  2. 并行: 指两个或多个事件在同一时刻同时发生。 举个例子: 10.png

并发:

操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序,这些程序宏观上看是同时运行着的,而微观上看是交替运行的。
操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此,操作系统和程序并发是一起诞生的。

注意(重要考点):

  • 单核CPU同一时刻只能执行一个程序,各个程序只能并发地执行
  • 多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序,多个程序可以并行地执行
    比如Intel 的第八代i3 处理器就是4 核CPU,意味着可以并行地执行4个程序

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共享:

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

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所谓的“同时”往往是宏观上的,而在微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问的(即分时共享) 生活实例:

  1. 互斥共享方式:使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像头只能分配给其中一个进程。
  2. 同时共享方式:使用QQ发送文件A,同时使用微信发送文件B。
    宏观上看,两边都在同时读取并发送文件, 说明两个进程都在访问硬盘资源,从中读取数据。微观上看,两个进程是交替着访问硬盘的。

并发和共享的关系

并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
共享性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。

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虚拟

虚拟是指把一个物理上的实体变为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。

虚拟技术中的“空分复用技术”

Yo~用一个例子来理解
背景知识:一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行

GTA5需要4GB的运行内存,QQ 需要256MB的内存,迅雷需要256MB的内 存,网易云音乐需要256MB的内存……

我的电脑:4GB内存 问题:这些程序同时运行需要的内存远大于4GB,那么为什么它们还可以 在我的电脑上同时运行呢? 答:这是虚拟存储器技术。实际只有4GB的内存,在用户看来似乎远远大 于4GB

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虚拟技术中的“时分复用技术”。

Yo~用一个例子来理解 背景知识:一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行。

某单核CPU的计算机中,用户打开了以下软件。。。

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问题:既然一个程序需要被分配CPU才能正常执行,那么为什么单核CPU 的电脑中能同时运行这么多个程序呢?

答:这是虚拟处理器技术。实际上只有一个单核CPU,在用户看来似乎有六个CPU在同时为自己服务。

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因此,可以看出:

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异步:

异步是指,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,以不可预知的速度向前推进,这就是进程的异步性。

举一个例子: image.png

知识点回顾:

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最后

十分感谢你可以耐着性子把它读完和我可以坚持写到这里,送几句话,对你,也对我:

1.学生时代最遗憾的事:大概就是书也没读好,喜欢的人也没能在一起,没能活出自己想要的样子。校服是你和她穿过唯一的情侣装,毕业照是你和她唯一的合影,说好的从校服到婚纱也没实现。

2.上大学时你日渐颓废开始逃课玩游戏,并且开始甘于在寝室玩一周甚至一个月的游戏,那你就是把最好的青春花在了游戏上,问问自己,值得吗?

3.不要迷茫,不要害怕未来,进一步有一步的欢喜。年轻,一切都还来得及,勇敢去尝试,人总要跌跌撞撞一圈后才知道自己真正喜欢什么。

4.培养自己的兴趣爱好,不要除了工作外,没有一样擅长的。你可以做那个在坐在路边鼓掌的人,但至少有那么一次让别人为你鼓掌。

5.我们身边也常常有个人,经常贬低自己而抬高别人,这样的人要不就是势利眼,要不就是这个人自尊心弱小,但性情比较温和。

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愿我们一起加油,奔向更美好的未来,愿我们从懵懵懂懂的一枚==菜鸟==逐渐成为==大佬==。加油,为自己点赞!