操作系统 复习笔记

操作系统的目标和作用

操作系统的目标

1.方便性

2.有效性

3.可扩展性

4.开放性

操作系统的作用

1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

2.OS作为计算机系统资源的管理者

3.OS实现了对计算机系统资源的抽象

推动操作系统发展的主要动力

1.不断提高计算机系统资源的利用率

2.方便用户

3.器件不断更新换代

4.计算机体系结构不断发展

5.不断提出新的应用需求

未配置操作系统的计算机系统

1.人工操作方式

缺点：

1.用户独占全机

2.CPU等待人工操作

2.脱机I/O方式

为了解决人机矛盾以及CPU和I/O设备之间速度不匹配的的矛盾，20世纪50年代出现了脱机I/O技术

优点：

1.减少了CPU空闲时间

2.提高了I/O速度

单道批处理系统

处理过程

为了实现对作业的连续处理，需要先把一批作业以脱机I/O方式输入到磁带上，并在系统中中配上监督程序。在它的控制下，这批作业能一个接一个地被连续处理。

处理过程：

首先由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并把控制权交给该作业，该作业处理完成时，又把运行控制权交给监督程序，再由监督程序把磁带上的第二个作业调入内存。

缺点

系统中的资源得不到充分利用。这是因为在内存中仅有一道程序，每逢该程序在运行中发出I/O请求后，CPU就会处于等待状态，并且需要在该程序I/O完成后才能继续进行。I/O设备的低速性能使得CPU的利用率显著降低

为了能在系统中运行较大的作业，通常在计算机中都配置了较大容量的内存，但实际情况是有80%以上作业都属于中小型作业，会造成内存的浪费

多道批处理系统

基本概念

为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在20世纪60年代中期引入了多道程序设计技术，由此形成了多道批处理系统。

在该系统中，用户提交的作业会被优先放在外存上，并排成一个“队列”，称为“后备队列”，然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使他们共享CPU和系统中的各种资源。因为装有若干道程序，这样便可以在运行程序A时，利用其因I/O操作而暂停执行时的CPU空档时间，在调度另一道程序B运行。可以保持CPU处于忙碌状态。

优缺点

优点：

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

多道批处理系统需要解决的问题

1.争用处理机的问题

2.内存分配和保护问题

3.I/O设备分配问题

4.文件的组织与管理问题

5.作业管理问题

6.用户与系统的接口问题

OS的定义：

OS是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合

分时系统

推动分时系统形成和发展的主要动力，是为了满足用户对人机交互的需求

用户的需求具体表现在以下几个方面：

1.人机交互

2.共享主机

特征

多路性

独立性

交互性

及时性

实时系统

系统的正确性不仅由计算的逻辑结果来确定，而且还取决于产生结果的时间

主要特征是将时间作为关键参数

必须对所接受的信号做出实时或者及时的反应

类型

1.工业控制系统

2.信息查询系统

3.多媒体系统

4.嵌入式设备

任务的类型

1.周期性实时任务和非周期性实时任务

周期性实时任务是指这样一类任务：外部设备周期性地发出激励信号给计算机，要求其周期性的循环执行，以便周期性地控制某外部设备。

非周期性实时任务并无明显的周期性，但都必须联系着一个截止时间。两种：

开始截止时间，完成截止时间

2.硬实时任务和软实时任务

硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果

软实时任务也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间，则其对系统产生的影响也不会太大

微机操作系统

1.单用户单任务OS

2.单用户多任务OS

3.多用户多任务OS

嵌入式操作系统

与通用计算机不同，嵌入式计算机是为了实现某个特定的功能而设计的系统。

特点

1.系统内核小

2.系统精简

3.实时性高

4.具有可配置性

网络操作系统

网络OS是用于在计算机网络环境下对网络资源进行管理和控制，实现数据通信及对网络资源的共享，为用户提供网络资源接口的一组软件和规程的集合。

特征

硬件独立性

接口一致性

资源透明性

系统可靠性

执行并行性

操作系统的基本特征

并发

共享

虚拟

异步