【计算机四级（网络工程师）笔记】操作系统概论

目录

一、OS的概念

1.1OS的定义

1.2OS的特征

1.2.1并发性

1.2.2共享性

1.2.3随机性

1.3研究OS的观点

1.3.1软件的观点

1.3.2资源管理器的观点

1.3.3进程的观点

1.3.4虚拟机的观点

1.3.5服务提供者的观点

二、OS的分类

2.1批处理操作系统

2.2分时操作系统

2.3实时操作系统

2.4嵌入式操作系统

2.5分布式操作系统

2.6个人操作系统

2.7网络操作系统

三、OS的结构

3.1整体式结构

3.2层次结构

3.3微内核（客户机/服务器）结构

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操作系统简称OS。

操作系统有：Ubuntu，Windows，UNIX，Linux，BSD，DOS等。

操作系统管理的系统资源有：主存储器，I/O控制器，文件，键盘，鼠标，调度程序代码，PCB表，I/O设备，磁盘，时钟，CPU，打印机，网卡，系统注册表等。

一、OS的概念

1.1OS的定义

（1）计算机应用的角度：OS是一个系统软件（位于软件系统的硬件之上和支撑软件之下的层面，集中了资源管理功能和控制程序执行功能），提供人机交互接口（向开发人员提供高效的编程接口）。

（2）软件设计和开发的角度：OS提供软件开发基础平台。
（3）计算机安全保护的角度：OS提供第一道安全防线。
（4）计算机系统发展的角度：OS提供虚拟机和扩展机。

1.2OS的特征

操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。

1.2.1并发性

在单处理器环境下，两个程序交替在CPU上运行。
在同一台打印机上，两个进程请求打印输出。
在多处理器上，一个进程运行除法运算，另一个进程打印输出。
在多处理器上，一个进程运行除法运算，其它处理器空闲。

1.2.2共享性

共享性分为互斥共享和同时共享。
（1）互斥共享：中央处理器，存储器，打印机，磁带机，扫描仪。
（2）同时共享：内存储器，可重入代码，硬盘驱动器。

1.2.3随机性

OS系统内核进行进程切换。

1.3研究OS的观点

1.3.1软件的观点

1.3.2资源管理器的观点

OS中建立了用于记录各种软硬件资源信息的数据结构（和表格），用于了解用户需求和当前资源使用情况，对资源进行有效组织和管理，这些数据结构在OS中由系统动态更新。

操作系统的主要功能包括进程管理，存储管理，文件管理，设备管理和用户接口。

存储管理的范畴有：
（1）完成虚拟地址到物理地址的转换。
（2）管理内存分配表。
（3）检查进程地址空间是否出现地址越界问题。
（4）将磁盘上的代码调入内存。
（5）内存扩充。

文件管理的范畴有：
（1）管理磁盘空间。
（2）磁盘碎片整理。
（3）建立文件目录。
（4）设置文件的存取权限。

设备管理和用户接口的范畴有：
（1）为用户程序提供系统调用接口。
（2）提供缓冲技术。
（3）管理通道，网卡等相关的数据结构。
（4）提供虚设备技术。

1.3.3进程的观点

1.3.4虚拟机的观点

1.3.5服务提供者的观点

OS是用户与计算机系统之间的接口，提供给用户的接口是命令输入和系统调用。

二、OS的分类

根据操作系统在用户界面的使用环境和功能特征的不同，操作系统分为：批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，嵌入式操作系统，分布式操作系统，个人操作系统，网络操作系统。

2.1批处理操作系统

优点：批量处理用户作业，系统资源利用率高，作业吞吐率高。
缺点：缺少交互性。

2.2分时操作系统

目标是及时响应用户输入的交互命令（用户直接干预操作每一步的进行，适用于调试程序）。

特点：
（1）多路性：多个用户在线同时使用计算机。
（2）交互性：用户根据系统响应的结果提出下一个请求，便于调试程序。
（3）独占性：用户使用计算机时感觉不到计算机同时在为别人服务。
（4）及时性：系统能对用户输入的信息及时响应。

2.3实时操作系统

目标是在严格时间范围内对外部请求做出反应。

特点：
（1）具有较高的可靠性。
（2）在严格的时间范围内，实时响应用户的请求。
（3）具有较好的过载防护能力。

2.4嵌入式操作系统

2.5分布式操作系统

特点：
（1）系统内所有主机使用同一个操作系统。
（2）系统内资源深度共享。
（3）用户无需了解系统内本地主机或异地主机的差异，具有透明性。
（4）系统内各主机处于同等地位，不分主次。
（5）系统具有较高的可靠性。

2.6个人操作系统

2.7网络操作系统

三、OS的结构

3.1整体式结构

优点：结构紧密，系统效率高。

缺点：缺乏独立性，并发性差。

3.2层次结构

优点：把整体问题局部化。
缺点：模块功能单一，系统规模较大。

3.3微内核（客户机/服务器）结构

优点：高可靠性，高灵活性，适合分布式处理。