軟考軟件設(shè)計(jì)師專題講義：操作系統(tǒng)知識

　　專題三：操作系統(tǒng)知識

　　1、操作系統(tǒng)知識：

　　1.1基本概述

　　操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的軟件系統(tǒng)，是為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源(硬件和軟件資源)的利用效率并方便用戶使用的一組程序，這些程序可以用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以用固件(微程序設(shè)計(jì))實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)的基本特征是并發(fā)與共享。

　　操作系統(tǒng)是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的最基本的系統(tǒng)軟件，位于所有的軟件的最底層，為計(jì)算機(jī)使用者提供了一種良好的操作環(huán)境，也為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供了基本的支持環(huán)境。它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)了特殊重要的地位，其它所有的軟件如匯編程序、編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件以及大量的應(yīng)用軟件，都將依賴于操作系統(tǒng)的支持，取得它的服務(wù)。

　　操作系統(tǒng)通過多任務(wù)并行的手段來達(dá)到多用戶資源共享的目的。

　　我們通常主要采用幾種不同的方法來考察操作系統(tǒng)。

　　Ø 用戶觀點(diǎn)：可以把操作系統(tǒng)看作是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口(系統(tǒng)調(diào)用和聯(lián)機(jī)命令);

　　Ø 資源管理觀點(diǎn)：把操作系統(tǒng)看成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者;

　　Ø 進(jìn)程角度：管理核心，對用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程進(jìn)行控制和協(xié)調(diào);

　　Ø 分層角度：從系統(tǒng)構(gòu)造的角度出發(fā)，將系統(tǒng)分為若干個(gè)層，彼此依賴;

　　操作系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)是：中斷和通道，中斷處理一般都在核心內(nèi)完成。

　　操作系統(tǒng)的類型與功能：

　　根據(jù)使用環(huán)境和對用戶作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型可以分為3大類：

　　◆批處理操作系統(tǒng)：其特點(diǎn)是先將作業(yè)脫機(jī)輸入到外圍輸入設(shè)備，再由監(jiān)督程序?qū)⒆鳂I(yè)成批調(diào)入系統(tǒng)中進(jìn)行處理。在早期的計(jì)算機(jī)中往往使用這種類型的操作系統(tǒng)。

　　◆分時(shí)操作系統(tǒng)：多個(gè)用戶同時(shí)以會話方式控制自己程序的運(yùn)行，每個(gè)用戶都感到似乎各自有一臺獨(dú)立的、支持自己請求服務(wù)的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是將CPU時(shí)間輪流分配給內(nèi)存各道作業(yè)使用，直至每個(gè)作業(yè)結(jié)束，這就保證了多個(gè)用戶能在較短時(shí)間內(nèi)與作業(yè)進(jìn)行交互。

　　◆實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)往往是專用，系統(tǒng)與應(yīng)用很難分離。其特點(diǎn)是能及時(shí)響應(yīng)外部時(shí)間的請求，并迅速完成對事件的處理。其設(shè)計(jì)原則是響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先于資源利用率。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又分成實(shí)時(shí)過程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩類。

　　除了上述這幾類基本系統(tǒng)外，隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，又出現(xiàn)了多處理機(jī)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等等。

　　操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部硬件、軟件資源，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口，系統(tǒng)資源管理和提供用戶界面是操作操作系統(tǒng)的功能模塊：

　　◆處理器(機(jī))管理：其主要任務(wù)，是對處理機(jī)進(jìn)行分配，并對其進(jìn)行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機(jī)的分配以線程為基本單位，因此對處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對線程的管理。

　　◆存儲管理：其主要任務(wù)，是為程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高存儲器的利用率，以及能從邏輯上來擴(kuò)充內(nèi)存。所以存儲管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等。

　　◆設(shè)備管理：其主要任務(wù)，是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備;提高CPU和I/O設(shè)備的利用率;提高I/O速度;以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等功能。采用通道、控制器和設(shè)備三級控制方法管理這些設(shè)備;

　　◆文件管理：其主要任務(wù)，是對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此，文件管理應(yīng)具有文件存儲空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護(hù)等功能。

　　◆用戶接口：為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)向用戶提供命令接口和系統(tǒng)調(diào)用接口，在較晚出現(xiàn)操作系統(tǒng)中又向用戶提供了圖形接口。