操作系统引论
一、操作系统的目标和作用
（一）、OS的目标
（1）、方便性： 一个未配置0S的计算机系统是极难使用的。
（2）、有效性： 第一层含义是提高系统资源的利用率。 第二层含义是提高系统的吞吐量
方便性和有效性是设计0S的两个重要目标。
（3）、可扩充性： 为适应计算机硬件、体系结构以及计算机应用发展的要求，容易升级
（4）、开放性： 开放性是指系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。
（二）、OS的作用
1. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
①、命令方式:操作员级。由OS提供了一组联机命令接口,以允许用户通过键盘输入有关命令来取得操作系统的服务，并控制用户程序的运行②、系统调用方式:程序员级。 OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来实现与操作系统的通信。③、图形、窗口方式:允许用户通过屏幕上的窗口和图标来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。
- 操作系统中，用户界面UI也称为用户接口，其含义有两种:一种是指用户与操作系统交互的途径和通道，另一种是指这种交互环境即操作环境。 一般将第一种含义称为用户接口，第二种含义称为用户交互界面。
- 系统调用的目的是请求系统服务。
- 操作系统提供给应用程序的接口是系统调用。
库函数可以理解为是对系统调用的一层封装。系统调用，我们可以理解是操作系统为用户提供的一系
列操作的接口(API)，这些接口提供了对系统硬件设备功能的操作。库函数有可能包含有一个系统调用，有可能有好几个系统调用，当然也有可能没有系统调用,比如有些操作不需要涉及内核的功能。
2. OS作为计算机系统资源的管理者
- 资源可以分为四类:处理机、存储器、I/0设备以及文件(数据和程序)。
- 相应地，0S的主要功能也正是针对这四类资源进行有效的管理，即:
①、处理机管理:用于分配和控制处理机;
②、存储器管理:主要负责内存的分配与回收;
③、I/O设备管理:负责I/0设 备的分配与操纵;
④、文件管理:负责文件的存取、共享和保护。
3. OS实现了对计算机资源的抽象
- OS就是铺设在计算机硬件上的多层软件的集合。
（三）、推动OS发展的主要动力
0S最初发展的推动力方便用户成为了继续推动0S发展的主要因素
二、操作系统的发展过程
1未配置操作系统的计算机系统
- （1）、人工操作方法（第一代计算机 —— 电子管）
缺点：用户独占全机，CPU等待人工操作，时间造成浪费纠错不方便。 - （2）、脱机输入/输出(Off-Line I/0) 方式
- 优点:
①、减少了CPU的空闲时间（装带、卸带以及将数据从低速|I/O设备送到高速磁带_上的操作都是在脱机情况下外围机完成的，并不占用主机时间）
②、提高了I/0速度（CPU在运行时需要的数据是从较高速的磁带上读取到内存的）
2单道批处理系统
（1）单道批处理系统的处理过程
-
监督程序：监督计算机的运行情况(在内存中中驻留)
（2）单道批处理系统的缺点
-
单道批处理系统最主要的缺点是，系统中的资源得不到充分的利用。这是因为在内存中仅有一道程序
从图可以看出:在t2 ~ t3、t6 ~ t7时间间隔内CPU空闲。 - 单道批处理系统的特点:
①、自动性:磁带上的一批作业自动执行，无需人工干预。
②、顺序性:磁带.上的作业顺序进入内存，顺序执行
③、单道性:内存中仅有一道程序运行
3多道批处理系统
- (第三代电子计算机小规模集成电路)
(1)多道批处理系统的基本概念
- 特点:作业先到磁盘上，等待进入内存，一批作业形成后备作业队列。有专门的作业调度程序，不断检测内存使用情况，一旦发现内存充足，
会立即选择若干个作业进入内存去运行，使它们共享CPU和系统中的各种资源宏观上并行，微观上只有一个程序执行，交替执行。
(2)多道批处理系统的优缺点
- 优点:资源利用率高，系统吞吐量大。
- 缺点:平均周转时间长，无交互能力。
- 平均周转时间长:周转时间是指从作业进入系统开始,直至完成并退出系统所经历的时间。在批处理系统中,由于作业要排队，依次进行处理，所以作业的周转时间长。
- ==无交互能力:==用户一旦把作业提交给系统后，直至作业完成，用户都不能与自己的作业交互，对修改和调试程序极不方便。
(3)多道批处理系统需解决的问题
处理机争用问题:既要能满足各道程序运行的需要，又要提高处理机的利用率。内存分配和保护问题:为每道程序分配足够的存储空间又不会因为某道程序出现问题而破坏其他程序I/0设备分配问题:采用适当的策略来分配I/0设备，提高利用率文件组织和管理问题:能有效组织系统中的大量程序和数据，保证数据的安全性作业管理问题:能对所有的作业进行合理的组织，满足用户的不同需求用户与系统的接口问题:使用户能方便的使用os，还应提供用户与0S的接口