1. 操作系统概述

操作系统的发展过程

  • 无操作系统的计算机系统
  • 单道批处理系统(50年代,系统资源利用率低)
  • 多道批处理系统(60年代)
  • 分时系统(70年代)
  • 实时系统(80年代)

单道批处理系统

  • 过程:一批作业以脱机方式输入到磁带上,在监督程序的控制下连续处理。
  • 特征

(1)自动性 无人工干预

(2)顺序性 按进入内存的先后顺序执行

(3)单道性 内存中只保存一道作业

单道批处理系统的系统资源利用率太低,为了解决这个问题,出现了多道批处理系统。

多道批处理系统

  • 多道:内存中同时存放多个相互独立的程序
  • 多道技术是共享的基础

多道批处理特征

  • 多道性 内存中有多道程序,可以并发执行
  • 无序性 完成时间与进入内存先后无关
  • 调度性 作业从提交(提交指的是送到系统的外存)到完成经两次调度

(1)作业调度 内存->外存(选多个),选多个作业,分配处理机

(2)进程调度 分配处理机(选一个,处理机其实就是CPU)

计算机中最重要的两个资源就是CPU内存

多道批处理的优缺点

  • 资源的利用率高(资源主要指的是内存,CPU,外存,文件等)
  • 系统吞吐量大

吞吐量:单位时间内完成的总工作量

原因:

(1)资源忙

(2)完成或运行不下去时才切换

  • 平均周转时间长
  • 无交互能力
  • 平均周转时间长

作业周转时间:

从业从进入系统(进入外存就叫进入系统了)开始到完成并退出系统经历的时间。通常几小时,甚至几天。

  • 无交互能力

修改和调试极不方便

作业进行的过程中不能进行调试,人为干预。

分时操作系统

定义:

一台主机上连接了多个终端,同时允许多个用户通过自己的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。

  • 生产动力

(1)人机交互 (边运行,边调试)

(2)共享主机(设备昂贵)

(3)便于用户上机(在终端上输入,控制)

分时系统特征

  • 多路性 即同时性,宏观上同时,微观上轮流
  • 独立性 每个用户感觉自己独占主机
  • 及时性 较短时间内响应(2-3秒)
  • 交互性

实时系统

  • 实时性 及时响应外部事件请求
  • 应用需求 :

(1)实时控制:

工业生产、武器控制、飞机的自动驾驶

(2)实时信息处理

订票系统

操作系统的基本特征

  • 并发性(最重要特征,其他三个特征均基于并发性)
  • 共享性
  • 虚拟性
  • 异步性

并发性

  • 并行性 多个事件在同一时刻发生
  • 并发性 多个事件在同一时间间隔内发生

单处理机系统:宏观并发,微观串行

多处理机系统:可能有并行

两种资源共享方式

  • (1)互斥共享方式 对临界资源(一次只运行一个进程访问)的访问,如:

打印机等硬件;栈,变量,表格等软件。

  • (2)同时访问方式 多个进程同时访问的资源,如:磁盘,重入码写的文件。

操作系统两个最基本的特种:并发共享

  • 虚拟:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

如,虚拟存储器,虚拟内存等。目前虚拟技术都是通过分时来实现的。

  • 异步性:进程以不可预知的速度向前推进。

操作系统的五大功能

  • 资源管理

(1)处理机管理(硬件)

(2)存储器管理(硬件)

(3)设备管理(硬件)

(4)文件管理(软件)

  • (5)用户接口

1)命令接口(联机用户接口,脱机用户接口)

2)程序接口

3)图形接口

联机用户接口

  • 适用:几乎所有计算机的操作系统中
  • 组成:命令+终端处理程序+命令解释程序
  • 过程:

用户在键盘上输入命令

终端处理程序接收命令并显示在屏幕上

命令解释程序解释并执行该命令

联机命令举例:

  • UNIX:login;longout
  • DOS:copy;format

命令解释程序:操作系统的最高层,如:

MS-DOS:COMMAND.COM(一种命令解释程序)

UNIX:shell.

脱机用户接口

  • 适用:批处理系统。又称批处理用户接口
  • 组成:JCL+作业说明书+命令解释程序
  • JCL:作业控制语言(job control language
  • 过程:用户把对作业的控制用JCL写在作业说明书上,命令解释程序按照作业说明书解释并执行

程序接口

  • 目的:为用户程序访问系统资源而设置
  • 组成:一组系统调用
  • 系统调用:一个系统调用是一个能完成特定功能的子程序。

操作系统的结构设计

  • 操作系统的发展阶段

第一代:无结构OS

第二代:模块化OS结构

第三代:分层式OS结构

第四代:为内核OS结构(20世纪90年代)

前三代为传统OS结构

    原文作者:青木
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000018077945
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