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01_计算机系统概述

时间:2023-09-12 21:45:57浏览次数:45  
标签:计算机系统 01 操作系统 批处理 程序 并发 概述 进程 共享

计算机系统概述

操作系统的概念(定义)

概念:操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理的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

他是计算机系统中最基本的系统软件。

操作系统的层次结构:

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执行一个程序前需要将该程序放到内存中,才能被CPU处理。

系统资源的管理者:

  • 处理器管理
  • 存储器管理
  • 文件管理
  • 设备管理

操作系统的功能和目标——向上层提供方便易用的服务。

  1. 直接给用户使用的:
  • GUI:图形化用户接口。

  • 联机命令接口 = 交互式命令接口

  • 脱机命令接口 = 批处理命令接口

  1. 该软件/给程序员使用的:
  • 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。
  1. 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。
  • 通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器,又称之为虚拟机。

操作系统的特征

并发

并发:指两个或者多个时间在同一个时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的,但微观上是交替发生的。

对照 并行:指两个或多个事件在同一时刻发生。

操作系统的并发性: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的,而微观上看是交替运行的。

注意:单核CPU同一时刻只能执行一个程序,各个程序只能并发的执行。

多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序,多个程序可以并行的执行。

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。

两种资源共享方式:

互斥共享方式:系统中的某些资源,虽然可以提供给多个进程使用,但一个时间段内只允许一个进程访问该资源。

同时共享方式:系统中的某些资源,允许一个时间段内由多个进程“同时”对他们进行访问。eg: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。

并发和共享互为存在条件

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,物理实体上存在的,而逻辑上对应物是用户感受到的。

没有并发性就谈不上虚拟性。

异步

在多道程序环境下,允许多个进程并发执行,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。

只有系统拥有并发性,才有可能导致异步行动。

操作系统的发展与分类

手工操作阶段

缺点:人机速度矛盾。

批处理阶段——单道批处理技术

引入脱机输入、输出技术,并由监督程序负责控制作业的输入输出。

优点是:环节人机速度矛盾。

缺点是:资源利用率依然很低。

批处理阶段——多道批处理技术

多道程序并发执行,共享计算机资源,资源利用率大幅度提升

但是没有人机交互功能。

分时操作系统

计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务

优点是:提供人机交互功能。

但是不能优先处理一些紧急任务。

实时操作系统

优点是:能优先处理紧急任务

硬实时系统

必须在绝对严格的规定时间内完成处理。

软实时系统

能接受偶尔违反时间规定。

后面还有:网络操作系统 分布式操作系统 个人计算机操作系统

操作系统的运行机制

预备知识:程序是怎样运行的。

标签:计算机系统,01,操作系统,批处理,程序,并发,概述,进程,共享
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