操作系统概述

一，操作系统的目标和作用

操作系统（Operating System,OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

1.操作系统的目标：

• 方便性：主要体现在：计算机上配置的OS，系统可以将编程使用的高级语言翻译为机器代码。

高级语言翻译(转换)成机器代码有两种方法：解释和编译。
一、解释：
解释型语言是边读源程序边执行。
高级语言----解释器----输出
二、编译：
编译型语言则是将源代码编译成目标代码后执行。
这个过程经历如下：
计算机基础——高级语言程序转换为机器代码的过程
这些过程，在现在我们只管的看来都是考编译器完成的，但是它的底层还是依托着操作系统来进行的，如java靠Java虚拟机进行转换，但虚拟机需要安装在操作系统上，方便使用。

• 有效性：（1）提高系统资源利用率。早期的未配置计算机系统中，如处理机，I/O设备经常处于等待状态，等着有作业来才开始运行，导致资源的浪费（2）提高系统吞吐量。OS组织和调度着计算机系统中运行的各个程序，使得系统有条不紊的运行。
• 可扩充性：为了达到这一目的，计算机操作系统经历了：无结构>模块化结构>微内核。
• 开放性：解决计算机硬件和软件的兼容性问题。

2.操作系统的作用

（1）.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

（2）.OS作为计算机系统资源的管理者

计算机中主要分为了四类资源：处理机，存储器，I/O设备，文件（数据和程序）。而操作系统将对这些使用资源的请求进行授权，协调用户对于资源的使用。

（3）.OS实现了对计算机资源的抽象

OS所实现的就是在位于底层的物理接口上铺设I/O软件，便于用户对于其资源的使用。

二，操作系统发展史

三，操作系统的基本特性

1，并发

正是因为系统中的程序能并发执行，OS才有效的提高了系统对于资源的利用率。而实现这个的在于:

• 并行性：是指两个或多个事件在同一时刻发生
• 并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生
• 进程：是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。它是由一组机器指令，数据和堆栈等组成的。

2，共享

OS环境下的资源共享是指系统中的资源可以同时给内存中多个并发的程序使用。共享的方式用：

• 互斥共享
• 同时访问

3，虚拟

这里的虚拟是指通过一些技术将一个物理实体转变为若干个逻辑上的对应物的功能称为“虚拟”。前者实，后者虚拟，后者是用户感觉存在的东西。如：电脑上只有一个CPU，虽然有多核，但是在实际的对程序进行运行时，只有一个在其中进行计算，而用户同时运行多个程序，用户感觉的是多个CPU在同时进行计算。其实是由复用技术实现的。

• 时分复用技术
• 空分复用技术

4，异步

异步是指的进程不是一次性执行完毕，而是走走停停，以不可知的速度向前推进。

四，操作系统的主要功能

1，处理机管理功能

在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是以进程为基本单位的，因而对处理机的管理可以归结为对进程的管理。

• 进程控制
• 进程通信
• 进程同步
• 调度

2，存储器功能

存储器管理功能应具有内存分配和回收，内存保护，地址映射和内存扩充等功能。

• 内存分配
• 内存保护
• 地址映射
• 内存扩充

3，设备管理功能

主要涉及的是OS对于I/O请求和相关设备分配调度的问题。

• 缓冲管理
• 设备分配
• 设备处理

4，文件管理功能

文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理以方便用户使用，并保证文件的安全性。

• 文件存储空间管理的功能
• 目录管理
• 文件的读/写管理和保护

5，操作系统和用户之间的接口

为了方便用户使用底层复杂的硬件而作为简化的接口提供给用户使用

• 用户接口 ： 联机用户接口，脱机用户接口 ，图形用户接口
• 程序接口

6，现代OS新功能

• 系统安全
• 网络功能和服务功能
• 支持多媒体