计算机操作系统-1.操作系统的概念、功能和目标

本文最后更新于:December 3, 2021 pm

操作系统(operation system,简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

目录

本节内容

1.操作系统的层次结构

2.操作系统的概念

操作系统(Operating System,OS)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,以提供给用户和其他软件方便的接口环境,它是计算机系统中最基本的系统软件。
总的来说就是:

  • 是系统最基本最核心的软件,属于系统软件
  • 控制和管理整个计算机的硬件和软件资源
  • 合理的组织、调度计算机的工作与资源的分配
  • 为用户和其他软件提供方便的接口和环境

3.操作系统的功能和目标

  • 思维导图

举例说明操作系统的功能:

  • 假设:用户是雇主,操作系统是工人(用来操作机器),计算机是机器(由处理机(CPU)、存储器、设备、文件几个部件构成)
  • 工人有熟练的技能去控制和协调各个部件的工作,这就是操作系统对资源的管理
  • 同时,工人必须接受雇主的命令,这就是“接口”
  • 有了工人,机器就能发挥更大的作用,因此工人就成了“扩充机器”
  • 工人操作机器、机器有了更大的作用比如GUI界面,于是工人便成了扩充机器,去扩充GUI界面等功能

(1)作为计算机系统资源的管理者

补充知识:进程是一个程序的执行过程。执行前需要将该程序放到内存中,才能被CPU处理。

  • 管理软硬件资源、合理的组织、调度计算机的工作与资源的分配

1.处理器(CPU)管理

在多道程序环境下,cpu的分配和运行都以进程(或线程)为基本单位,因此对cpu的管理可理解为对进程的管理。进程管理的主要功能包括进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。附上一张图理解对进程的管理。

2.存储器管理

为多道程序的运行提供良好的环境,方便用户使用及提高内存的利用率,主要包括内存分配与回收、地址映射、内存保护与共享和内存扩充等功能。

3.文件管理

计算机中所有的信息都是以文件的形式存在的,操作系统中负责文件的管理的部分称为文件系统,文件管理包括文件存储空间的管理、目录管理及文件读写管理和保护等。

4.设备管理

设备管理的主要任务是完成用户的I/O请求,方便用户使用各种设备,并提高设备的利用率,主要包括缓存管理、设备分配、设备处理和虚拟设备等功能。

以上4种管理功能都由操作系统负者,用户无需关注。

(2)作为用户与计算机硬件系统之间的接口

操作系统提供的接口分为两类:命令接口和程序接口

  • 命令接口:允许用户可以直接使用
  • 程序接口:允许用户通过程序间接使用

1.命令接口

命令接口分为两类:联机命令接口和脱机命令接口,用户可以直接调用。

  • 联机命令接口:又称交互式命令接口,适用于分时或实时系统的接口,由一组键盘操作命令组成。用户输入一条指令,操作系统就执行一条指令;(用户说一句,系统做一句)
  • 脱机命令接口:又称批处理接口,使用于批处理系统,由一组作业控制命令组成。用户输入一堆指令,操作系统运行一堆指令。在操作系统运行这些命令时用户不可干预。(用户说一堆,系统做一堆)

    批处理(Batch),也称为批处理脚本。顾名思义,批处理就是对某对象进行批量的处理,通常被认为是一种简化的脚本语言,它应用于DOS和Windows系统中。批处理文件的扩展名为bat 。

2.程序接口

  • 程序接口:由一组系统调用(也称广义指令)组成(程序接口=系统调用)
  • 用户通过在程序中使用这些系统调用来请求操作系统为其提供服务,只能通过用户程序间接调用
  • 如使用各种外部设备、申请分配和回收内存及其它各种要求

动态链接库英文为DLL,是Dynamic Link Library的缩写。DLL是一个包含可由多个程序,同时使用的代码和数据的库。

3.GUI

现代操作系统中最流行的图形用户接口。

总结

(3)虚拟机

  • 没有任何软件支持的计算机称为裸机。
  • 把覆盖了软件的机器称为扩充机器,又称之为虚拟机。

例子