计算机操作系统——操作系统引论

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-05-30 10:53 340阅读 0赞

1、操作系统（OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件的首次扩充。其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
    2、操作系统的主要目标是：方便性、有效性、可扩充性和开放性。其中有效性的含义是提高系统的利用率和提高系统的吞吐量；方便性和有效性是设计OS是最重要的两个目标。
    3、操作系统的作用：
    （1）OS作为用户计算机硬件系统之间接口：OS处于用户与计算机系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
     (2)OS作为计算机系统资源的管理者；
    （3）OS实现了对计算机资源的抽象；
    4、单道批处理系统的缺点：系统中的资源得不到充分的利用。
    5、多道批处理系统的优缺点：（1）资源利用率高；（2）系统吞吐量大；（3）平均周转时间长；（4）无交互能力；
    5、在多道批处理系统中，用户无法与自己的作业进行交互的主要原因是：作业都先驻留在外存上，即使以后被调入内存，也要经过较长时间的等待后方能运行，用户无法与自己的作业进行交互。
    6、分时系统中实现的关键问题：及时接收、及时处理（包括作业直接进入内存和采用轮转运行方式）
    7、分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。
    8、实时系统最主要的特征是将时间作为关键参数，它必须对所接收到的某些信号做出“及时”或“实时”的反应。
    9、实时任务的类型：周期性实时任务和非周期性实时任务、硬实时任务和软实时任务。
    10、实时系统与分时系统的特征比较：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。
    11、单用户单任务操作系统的含义：只允许一个用户上机，且只允许用户程序作为一个任务运行，这是最简单的微机操作系统，主要配置在8位和16位微机上，最有代表性的单机任务微机操作系统是CP/M和MS-DOS。
    12、单任务多用户操作系统的含义是：只允许一个用户上机，但允许用户把程序分为若干个任务，使它们并发执行，从而有效地改善了系统的性能。
    13、多用户多任务操作系统的含义：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台机器，共享主机系统中的各种资源，而每个用户程序又可进一步分成几个任务，使它们能并发执行，从而进一步提高资源利用率和系统吞吐量。
    14、批处理系统有着很高的资源利用率和系统吞吐量，分时系统能及时获得响应，实时系统具有实时特征，除此之外，它们还具有并发、共享、虚拟和异步四个基本特征。
    15、操作系统的基本特征：并发、共享、虚拟和异步。
    （1）并发
    1）并行与并发。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。而并发性是指两个或多个事件在同一时间运行，但在单机处理系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是在分时地交替执行。
    2）引入进程。在一个未引入进程的系统中，在属于同一个应用程序的计算程序和I/O（输入输出端口）程序之间只能是顺序执行，即只有在计算程序告一段落后，才允许I/O程序执行；反之，在程序执行I/O操作时，计算程序也不能执行。若对内存内多个程序都分别建立一个进程，它们就可以并发执行，这样便能极大地提高系统资源的利用率，增加系统的吞吐量。所谓进程是指在操作系统中能够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、数据和堆栈组成的，是一个能独立运行的活动实体。
    （2）共享
    1）互斥共享方式。当进程A要访问某资源时，必须先提出请求。若此时资源空闲，系统便可将之分配给请求进程A使用。此后若再有进程也要访问该资源，只要A未用完就必须等待。仅当A进程访问完并释放系统资源后，才允许另一进程对该资源进行访问。这种资源共享方式称为互斥式资源共享，把这种在一段时间内只允许一个进程访问的资源，称为临界资源（或独占资源）。
    2）同时访问方式。系统中还有另一类资源，允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”，在单机处理环境下是宏观意义上的，而在微观上，这些进程对该资源的访问是交替进行的。并发和共享是多用户OS的两个最基本的特征。
    （3）虚拟。在OS中，把通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物的功能称为"虚拟"，实现虚拟的技术称为虚拟技术，该技术是通过"空分复用"或”时分复用“技术，将一条物理信道变为若干条逻辑信道，使原来只能提供一对通话的物理信量，变为能供多个用户同时通话的逻辑信道。
    16、操作系统的主要功能：处理机管理功能、存储管理功能、设备管理功能、文件管理功能。
    （1）处理机管理功能。
    1）进程控制。主要功能就是为作业创建进程、撤销（终止）已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。
    2）进程同步。
    3）进程通信。
    4）调度（作业调度、进程调度）。
    （2）存储器管理功能。
        存储器管理的主要任务是为多到程序的运行提供良好的环境，提高存储器的利用率，方便用户使用，并能从逻辑上扩充内存。
        1）内存分配：为每道程序分配内存空间，使它们"各得其所"；提高存储器的利用率，尽量减少不可用的内存空间；允许正在运行的程申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要。（OS在实现内存分配时，可采取静态和动态两种方式）
        2）内存保护：内存保护的主要任务：确保每道用户都仅在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰；决不允许用户程序访问操作系统的程序和数据，也不允许用户程序转移到非共享的其他用户程序中去执行。
        3）地址映射；
        4）内存扩充；
    （3）设备管理功能；
    （4）文件管理功能；
    17、现代操作系统的新功能：系统安全、网络的功能和服务、支持多媒体。
    18、把早期的无结构的OS（第一代）、模块化结构的OS（第二代）和分层式结构OS（第三代）都称为传统结构的OS，而把微内核结构的OS称为现代结构的OS。
    19、客户/服务器（C/S）主要由三部分组成：客户机、服务器、网络系统。
    20、客户/服务器之间的交互：客户发送请求信息、服务器接收信息、服务器回送信息、客户机接收信息。
    21、客户/服务器模式的优缺点：数据的分布处理和存储、便于集中管理、灵活性和可扩充性、易于改编应用软件。
    22、面向对象技术是基于"抽象"和"隐藏"原则来控制大型软件的复杂度的。所谓对象，是指在现实世界中具有相同属性、服从相同规则的一系列事物（事物可以是一个物理实体、一个概念或一个软件模块等）的抽象，而把其中的具体事物称为对象的实例。
    23、面向对象技术的优点：通过"重用"提高产品质量和生产率；使系统具有更好的易修改性和易扩展性；更易于保证系统的"正确性"和"可靠性"。
    24、微内核操作系统的基本概念：足够小的内核、基于客户/服务器模式、应用"机制与策略分离"原理、采用面向对象技术。
    25、微内核的基本功能：进程（线程）管理、低级存储器管理、中断和陷入处理。
    26、微内核操作系统的有点：提高了系统的可扩展性、增强了系统的可靠性、可移植性强、提供了对分布系统的支持、融入了面向对象技术。