操作系统(一)操作系统的概念、功能
因為考試的需要所以得從頭來一遍操作系統(tǒng),由于的影響推遲了開學時間而且沒有帶書回家,而又懶得寫字,所以打算以這種形式記錄一下操作系統(tǒng)的學習(參考王道視頻講解以及湯子瀛老師的操作系統(tǒng))。
目錄
1.1 ? ?操作系統(tǒng)的概念、功能?? ???
1.1.1? ?操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)資源管理者的功能
1.1.2? ?操作系統(tǒng)向上層提供服務
1.1.3??操作系統(tǒng)是最接近硬件的軟件
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1.1 ? ?操作系統(tǒng)的概念、功能
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? ? ? ? ?操作系統(tǒng)(Operating System, OS)是指控制和管理整個計算機系統(tǒng)的硬件和軟件資源,并合理地組織調(diào)度計算機的工作和資源的分配;以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環(huán)境;它是計算機系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)軟件.
?? ??? ?從這段定義中我們可以劃分出操作系統(tǒng)的三個功能(即三處加粗位置):
? ? ? ?1.操作系統(tǒng)是系統(tǒng)資源的管理者
? ? ? ?2.操作系統(tǒng)向上層提供服務
? ? ? ?3.操作系統(tǒng)是最接近硬件的軟件,因此稱其是最基本的系統(tǒng)軟件
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如何直觀的理解此三層含義呢,上面是我的電腦此時任務管理器的截圖,從圖中我們可以看出,紅色方框代表對軟件的管理,黑色方框代表對硬件的管理。因為操作系統(tǒng)的存在,計算機應用軟件可以在一定范圍內(nèi)訪問計算機硬件設備,根據(jù)這層關(guān)系我們便可以總結(jié)出簡單的計算機體系結(jié)構(gòu)的示意圖:
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1.1.1? ?操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)資源管理者的功能
? ? ? ? ? 作為系統(tǒng)資源的管理者,操作系統(tǒng)可以提供的服務主要有處理機管理,存儲器管理,文件管理,設備管理等。程序在執(zhí)行的時候只有先將這個程序放在內(nèi)存中,該程序才能被CPU執(zhí)行,這一操作就是由操作系統(tǒng)完成實現(xiàn)的,當一個計算機系統(tǒng)同時供多個用戶使用時,用戶對系統(tǒng)中共享資源的需求(包括數(shù)量和時間)可能發(fā)生沖突,為了管理好這些共享資源(包括硬件和信息)的使用,操作系統(tǒng)必須記錄下各種資源的使用情況,對使用資源的請求進行授權(quán),協(xié)調(diào)諸用戶對共享資源的使用,避免發(fā)生沖突,并計算使用資源的費用等。
1.1.2? ? ?操作系統(tǒng)向上層提供服務
? ? ? ? ?我們知道,計算機硬件實際上只能夠聽懂1010的二進制代碼,這對人類來說是十分困難且無意義的,因此通過在裸機之上安裝操作系統(tǒng),可以將硬件功能封裝成簡單易用的服務,當用戶在使用計算機時只需要調(diào)用這些服務即可,無需知道底層的實現(xiàn)過程,這一功能也稱作封裝。通過封裝,展現(xiàn)在人們面前的計算機變得十分的簡潔,只需要發(fā)出指令便可讓計算機自動執(zhí)行操作。換句話說,操作系統(tǒng)實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。
? ? ? ? 在現(xiàn)在的操作系統(tǒng)中(win等)一般都有十分強大的圖形用戶界面,可以很友好的為用戶提供服務,除此之外我們也可以使用命令行的方式來操作系統(tǒng),下面我們引入兩個相關(guān)概念:聯(lián)機命令,脫機命令。
? ? ? ? 聯(lián)機命令也成為交互式命令,用戶輸入一行命令,系統(tǒng)便會執(zhí)行一行命令;脫機命令也成為批處理命令,用戶可以輸入多行指令,相應的計算機也會執(zhí)行多行指令。
? ? ?細心的同學可能會發(fā)現(xiàn),在之前的計算機體系結(jié)構(gòu)中用戶層與操作系統(tǒng)層有些許連接的地方,這個地方代表的就是圖形用戶界面與命令接口,那么應用程序是如何調(diào)用操作系統(tǒng)的呢?應用程序是通過系統(tǒng)調(diào)用的方式來請求操作系統(tǒng)服務的。系統(tǒng)調(diào)用是應用程序請求操作系統(tǒng)服務的唯一方式。一般來說用戶可以使用系統(tǒng)調(diào)用來使用程序接口,而程序接口的調(diào)用只能通過代碼來實現(xiàn)。例如,程序員在打印“HELLOWORLD”的時候,使用的printf函數(shù)的底層就是使用了系統(tǒng)調(diào)用。
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1.1.3??操作系統(tǒng)是最接近硬件的軟件
? ? ? ? 操作系統(tǒng)的存在實現(xiàn)了對硬件機器的拓展。在裸機上,各個硬件是孤立存在的,操作系統(tǒng)將CPU、內(nèi)存、磁盤、顯示器、鍵盤等硬件合理地組織起來,讓各種硬件能夠相互協(xié)調(diào)配合,實現(xiàn)更多更復雜的功能。普通用戶無需關(guān)心這些硬件在底層是怎么組織起來工作的,只需直接使用操作系統(tǒng)提供的接口即可。這些安裝了操作系統(tǒng)等軟件的機器稱為虛擬機。
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