操作系统：1、操作系统概述

1、What & Why

What（什么是操作系统）？

操作系统主要是负责以下3个工作：

• 管理计算机硬件和软件资源的计算机程序
• 管理配置内存，决定资源供需顺序、控制输入输出设备等
• 提供让用户和系统交互的界面

操作系统的种类多种多样，不局限于计算机，从手机到超级计算机，操作系统可简单可复杂。不同的设备上，操作系统可向用户呈现多种操作手段（触屏、鼠标）。
常见的操作系统有：linux、windows、MacOs、Android、IOS等

Why（为什么要有操作系统）？

• 人力不可以直接操作计算机硬件
• 设备种类繁多复杂，需要统一界面
• 操作系统的简易性，使得更多人能够使用计算机

2、操作系统的基本功能

1、操作系统统一管理着计算机资源；
2、操作系统实现了对计算机资源的抽象；

用户无需面向接口硬件编程；比如IO设备管理软件，向用户提供了读写接口的功能；文件管理软件提供了操作文件接口的功能；

3、操作系统提供了用户与计算机之间的接口；

比如图形窗口形式、命令形式、系统调用形式

3、操作系统的相关概念

1、并发性
2、虚拟性
3、虚拟性
4、异步性

并发性

并行：两个或多个事件可以在同一时刻发生，比如多核处理器同时处理两个不同的程序；
并发：两个或者多个事件可以在同一时间间隔发生

并行和并发的现实例子：

并行和并发在计算机中的例子：

共享性

共享性表现为操作系统中的资源可以供多个并发程序共同使用；这种共同使用的方式称为资源共享

共享性--互斥共享

当资源被程序A占用的时候，其他程序想用的话只能等待；
只有程序A使用完，其他程序才可以使用该资源；
比如当打印机被程序A使用了，程序B想打印的时候只能等待A用完后才能使用。

共享性--同时访问

某种资源在一段时间内并发地被多个程序访问；
这种“同时”是宏观的，从宏观去看该资源可以被同时访问；

比如程序A和B都想往磁盘写数据，但因为磁盘的悬臂只有一个，那么程序A写入的时候程序B是不能写的。但是因为写数据比较快，如果在一段时间内去观察它，我们可以认为它是同时访问的。

虚拟性

• 虚拟性表现为把一个物理实体转变为若干个逻辑实体
• 物理实体是真实存在的，逻辑实体是虚拟的
• 虚拟的技术主要有时分复用技术和空分复用技术

虚拟性--时分复用技术

• 资源在时间上进行复用，不同程序并发使用
• 多道程序分时使用计算机的硬件资源，达到提高资源的利用率的效果

比如在时间轴上，某单核cpu依次交替执行，交替使用cpu资源，这就是时分复用的一种。

时分复用技术分为：虚拟处理器技术、虚拟设备技术

虚拟处理器技术：
借助多道程序设计技术为每个程序建立进程，多个进程分时复用处理器。

虚拟设备技术：
物理设备虚拟为多个逻辑设备，每个程序占用一个逻辑设备，多个程序通过逻辑设备并发访问。

虚拟性--空分复用技术

空分复用技术用来实现虚拟磁盘、虚拟内存。可以提高资源的利用率，提升编程效率。

虚拟磁盘技术：
把一个物理磁盘虚拟为多个逻辑磁盘，比如硬盘虚拟为C盘、D盘。

虚拟内存：
从逻辑上扩大了程序的存储容量，这样程序可以使用比实际内存更大的容量；可以大大的提升编程效率。

异步性

异步性使得在多道程序的环境下允许多个进程并发执行；
进程在使用资源时可能需要等待或者放弃；
进程的执行并不是一气呵成的，而是以走走停停的形式推进；

假如进程在运行到某个时刻的时候需要用到某个资源，那么如果这个资源被占用，可能进程就需要停止或者等待，当资源被释放的时候再获取这个资源继续执行。