操作系统的定义
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,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配(操作系统是系统资源的管理者);
以提供给用户和其他软件方便的接口和环境(向上层提供方便易用的服务);它是计算机系统中最基本的系统软件(最接近硬件的一层软件)。
操作系统的功能和目标
作为系统资源的管理者
向上层提供方便易用的服务(OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口)
用户可以通过三种方式来使用计算机,即通过命令方式、系统调用方式和图形/窗口方式来实现与OS的通信,并取得OS的服务。
作为最接近硬件的层次(OS实现了对计算机资源的抽象)
操作系统的特征
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,多个程序可以并行地执行
共享
在OS环境下的资源共享,或称为资源复用,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。这里在宏观上既限定了时间(进程在内存中时),又限定了地点(内存)。
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。物理实体是实际存在的,而逻辑上对应物是用户感受到的。
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。
并发和共享互为存在条件,没有并发和共享,就谈不上虚拟和异步,因此并发和共享是操作系统的两个最基本的特征。
操作系统的发展过程
人工操作方式
脱机I/O方式
批处理阶段——单道批处理系统
内存中始终只保持一道作业,故称之为单道批处理系统。
主要优点:缓解了一定程度的人机速度矛盾,资源利用率有所提升。
主要缺点:内存中仅能有一道程序运行,只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。
批处理系统——多道批处理系统
内存中同时存放多个作业。宏观上并行运行,都未运行完;微观上串行运行,各作业交替运行。
主要优点:多道程序并发执行,共享计算机资源。资源利用率大幅提升,CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态,系统吞吐量增大。
主要缺点:无交互能力,平均周转时间长。
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,各个用户可通过终端与计算机进行交互。主要优点:用户请求可以被即时响应,解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机,并且用户对计算机的操作相互独立,感受不到别人的存在。主要缺点:不能优先处理一些紧急任务。