操作系统说明

计算机系统由硬件和软件组成，软件又分为系统软件和应用软件，直接向用户解决，实际问题的软件是应用软件，系统软件为应用软件的开发与运行提供支持，在系统软件中最重要的是操作系统，操作系统是其他系统软件和应用软件运行的基础。操作系统是最靠近硬件的软件有没有高性能是由计算机硬件决定的，能否把高性能发挥出来操作系统起到决定性作用，只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才能得到合理分配与高效率使用，也只有在操作系统的支持下，其他系统软件和各种应用软件才能开发和运行。操作系统可定义为：有效的组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程，控制程序的执行，提供多种服务功能及友好界面，方便用户使用计算机的系统软件。简单来说就是管理计算机资源，控制程序执行，提供多种服务，方便用户使用。操作系统有多种类型，不同类型的操作系统其目标有所侧重，但共同的一般性目标主要有方便性，有效性，可扩充性，开放性，可靠性和可移植性的，其中方便性和有效性是最主要的。操作系统的形成过程中，其中，批处理操作系统是将用户提供的若干个作业以“成批”的方式同时交给计算机系统；分时操作系统允许多个用户同时使用计算机资源；实时操操作系统是一种能在限定时间内对外部事件作出响应和处理的计算机系统，可以分为实时控制系统和实时信息系统；通用操作系统同时具有分时，实时和批处理功能的操作系统，在通用操作系统中，可能同时存在三类任务，实时任务，分时任务，批处理任务。其中实时任务级别最高，分时任务次之，批处理任务级别最低。操作系统的发展先后出现了微机操作系统，多处理器操作系统，网络操作系统，分布式操作系统和嵌入式操作系统。操作系统的特征有并发性，共享性，虚拟性和异步性。并发指两个或多个时间在同一时间段内发生，与并行有所不同，并行是指两个或多个事件在同一时刻发生。并发现改进了在一段时间内一个进程对CPU的独占，可以让多个进程交替的使用CPU，从而有效提高系统资源的利用率，提高系统的处理能力，但也使系统管理变得复杂，操作系统需要具备控制和管理各种并发活动的能力。共享指系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用，并发性和共享性是操作系统的两个最基本的特征，它们互为存在条件。操作系统中的虚拟指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物，在操作中，虚拟主要是通过分时使用的方式实现。异步性在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源及控制方式等因素的限制，进程的执行并非一次性连续的完成，而是通常以“断断续续”的方式进行。操作系统具有处理器管理功能，存储器管理功能，设备管理功能，文件管理功能和网络与通信管理功能。处理器管理要保证处理器在多个进程间进行有效的切换，既保证各进程执行的正确，也保证处理器具有比较高的利用率，处理器管理主要包括进程控制，进程同步，进程通信和处理器调度4个方面。存储器管理功能的主要任务是管理内存资源，为并发进程的执行提供内存空间，提高内存空间的利用率，并从逻辑上扩充内存空间，以适应大进程和更多进程并发执行的需要。存储器管理，具有内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等功能。文件管理功能具有文件存储空间管理，目录管理，文件的读写管理以及文件的安全性保护等功能。设备管理的主要任务是响应用户提出的输入输出请求，为其分配相应的输入输出设备，提高CPU和输入输出设备的使用效率。设备管理具有缓冲区管理，设备分配，设备驱动调度，设备独立性和虚拟设备等功能。目前操作系统启动过程主要有两种模式，一是基于基本输入输出系统的传统启动模式，另一种是基于统一可扩展固定固件接口的新型启动模式，提出统一可扩展固件接口的主要目的是为了提供一组在操作系统启动之前在所有平台上一致的，正确的启动服务。操作系统在计算机系统中的作用是桥梁和协调，它提高了系统的性能和可靠性，并提供了用户友好的界面。操作系统的研究和发展，对计算机科学具有重要的推动作用。