概述

  • 操作系统定义(计算机= 硬件+软件,操作系统就是来控制和管理计算机硬件和软件资源,合理调度各类作业)
  • 基本类型
  • 基本功能
  • 基本特性
  • 结构设计
  • 主流操作系统

    基本类型(了解)

  • 批处理操作系统
  • 分时操作系统(1)
  • 实时操作系统(2)
  • 微机操作系统
  • 网络操作系统
  • 分布式操作系统(3)
  • 嵌入式操作系统

    基本功能(重点)

    1. 用户接口

    命令接口,例如Windows系统的桌面就是一种图形化用户接口

程序接口,如果需要对系统功能调用,需要通过源程序,系统有提供的程序接口。

2. 进程管理

进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。

3. 内存管理

内存分配、地址映射、内存保护与共享、虚拟内存等。

4. 文件管理

文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护等。

5. 设备管理

完成用户的I/O请求,方便用户使用各种设备,并提高设备的利用率。

主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备等功能。

基本特性(重点)

1. 并发

并发个并行是两个容易混淆的概念,并发性(Concurrency)是指两个或多个事件在同一时间段发生,并发性指两个或多个时间在同一时刻发生。

例如吃饭的时候,你一口饭,嚼完了之后再吃一口菜,这是并发。你吃一口饭的同时,又夹菜到嘴里,这是并行。

2. 共享

共享是指系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。

有两种共享方式:互斥共享和同时共享。

互斥共享的资源称为临界资源,例如打印机等,在同一时间只允许一个进程访问,需要用同步机制来实现对临界资源的访问。

3. 虚拟

虚拟技术把一个物理实体转换为多个逻辑实体。

主要有两种虚拟技术:时分复用技术和空分复用技术。

多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术,让每个进程轮流占有处理器,每次只执行一小个时间片并快速切换。

虚拟内存使用了空分复用技术,它将物理内存抽象为地址空间,每个进程都有各自的地址空间。地址空间的页被映射到物理内存,地址空间的页并不需要全部在物理内存中,当使用到一个没有在物理内存的页时,执行页面置换算法,将该页置换到内存中。

4. 异步

异步性(Asynchronism) 也称不确定性,进程不是一次性执行完毕,二而是断断续续,以不可知的速度向前推进。

结构设计(掌握)

1. 大内核

大内核是将操作系统功能作为一个紧密结合的整体放到内核。

由于各模块共享信息,因此有很高的性能。

2. 小内核

由于操作系统不断复杂,因此将一部分操作系统功能移出内核,从而降低内核的复杂性。移出的部分根据分层的原则划分成若干服务,相互独立。

在微内核结构下,操作系统被划分成小的、定义良好的模块,只有微内核这一个模块运行在内核态,其余模块运行在用户态。

因为需要频繁地在用户态和核心态之间进行切换,所以会有一定的性能损失。

主流操作系统

  • Windows操作系统
  • Linux操作系统(需要深入学习)
  • UNIX操作系统

参考书籍:《计算机操作系统原理》 主编 温静,武汉大学出版社


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