【操作系统学习笔记一】引论01

第一部分：什么是操作系统

1.操作系统的由来

现代计算机系统是一个复杂的系统，管理这些部件并加以优化使用，是一件具有挑战性的工作。所以，在计算机安装一层软件，称为操作系统。

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和环境；它是计算机系统中最基本的系统软件。

3.操作系统的主要任务

• 为用户程序提供一个更简单，更清晰的计算机模型，并管理计算机的设备。
• 隐藏硬件，呈现给程序（以及程序员）良好、清晰、优雅、一致的抽象。
• 作为资源管理器：多路复用资源，空间复用。

4.操作系统所处的位置

5.计算机的两种运行模式

• 有两种运行模式：内核态和用户态。
• 操作系统是软件中最基础的部分，运行在内核态。
• 软件的其他部分运行在用户态。

6.用户接口程序

• 用户接口程序处于用户态程序的最低层次。
• shell：基于文本的用户与操作系统的交换程序。
• GUI:基于图标的称为图形用户界面。

7.操作系统分为内核和外壳

我们可以把：

• 外壳理解成围绕着内核的应用程序
• 而内核可以理解成为能直接操作硬件的程序。

内核负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统等等，决定着系统的性能和稳定性。是连接应用程序和硬件的桥梁。内核就是操作系统背后黑盒的核心。

第二部分：操作系统的发展过程

第一代（1945-1955）：真空管和穿孔卡片
第二代（1955-1965）：晶体管和批处理系统
第三代（1965-1980）：集成电路和多道程序设计
第四代（1980年至今）：个人计算机
第五代（1990年至今）：移动计算机

第三部分：操作系统分类

• 大型机操作系统
• 服务器操作系统
• 多处理器操作系统
• 个人计算机操作系统
• 掌上计算机操作系统
• 嵌入式操作系统
• 传感器节点操作系统
• 实时操作系统
• 智能卡操作系统

第四部分：操作系统的特征

并发，共享，虚拟，异步

• 并发和共享是两个最基本的特征，二者互为存在条件。
• 并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
• 共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

1. 并发：

• 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。
• 易混概念：
  并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

2. 共享

• 共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

  • 互斥共享：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源。
  • 同时共享：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问。
• 所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问的（即分时共享）

3. 虚拟

• 虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而逻辑上对应物（后者）是用户感受到的
• 虚拟技术分为：空分复用技术（如虚拟存储技术）和时分复用技术（如虚拟处理器）

4. 异步

• 异步是指，在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。