考研笔记-计算机之操作系统:基础概览

表-OS的目标

OS的四个目标

有效性（对机器）

空间—提高系统资源利用率；时间—提高系统的吞吐量

方便性（对用户）

对用户和应用程序

可扩充性（对自身）

纵向兼容

开放性（对其他OS）

横向兼容—遵循OSI国际标准

表-OS的使用方式

OS的三种使用方式

用户

命令方式

界面方式

应用程序

系统调用

表-OS的系统接口和中断类型

OS的系统接口

用户接口

脱机用户接口

JCL

（非交互）作业说明书

联机用户接口

字符显示用户界面

命令行方式

批命令方式

图形化用户界面

程序接口

系统调用

陷入

内中断

中断

其他

非陷入

可屏蔽

外中断

不可屏蔽

说明：

1) 内中断：CPU内部事件引起的中断；

外中断：CPU外部事件引起的中断。

2) 陷入：是由于执行了现行指令所引起的中断（如系统调用，软中断和异常等）；

非陷入：引起中断的事件与现行指令无关（如电源故障）。

表-计算机系统的资源

计算机系统资源的类别

计算机系统的四类资源

OS的相应功能

OS的具体功能

硬件资源

处理器

处理器管理

负责处理机的分配与控制

1) 进程控制（对一个进程的管理）

2) 进程同步（互斥也是一种同步）

3) 进程通信

4) 进程调度（对多个进程的管理）

存储器

存储器管理

负责内存的分配与回收

1) 内存分配

2) 内存保护

3) 内存映射

4) 内存扩充

I/O设备

I/O设备管理

负责I/O设备的分配与操纵

1) 缓冲管理

2) 设备分配

3) 设备处理

4) 设备虚拟

软件资源

信息（数据和程序）

文件管理

负责文件的存取、共享和保护

1) 文件存储空间管理

2) 目录管理

3) 文件读/写管理

4) 文件共享和保护

说明：

1) OS是一组控制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，方便用户使用的程序集合。

表-OS的分类

OS分类

OS实现

OS特性

批处理OS（非交互式）

单道批处理

外存中多道作业

内存中一道作业

1）自动性；2）顺序性；3）单道性；4）非交互性

多道批处理

（多道—多任务）

内存中多道作业。仅当作业完成或运行不下去时才进行CPU切换

1）调度性；2）无序性；3）多道性；4）非交互性

分时OS

（分时—多用户）

时间片到时便进行CPU切换

1）多路性；2）独立性；3）及时性；4）交互性

实时OS

软实时OS

系统可不满足任务对开始截止/完成截止时间的要求

1）多路性；2）独立性；3）及时性；4）交互性；5）可靠性

硬实时OS

系统必须满足任务对开始截止/完成截止时间的要求

表-微机OS分类

微机OS分类

微机OS举例

单用户单任务OS

MS-DOS

单用户多任务OS

Windows

多用户多任务OS

UNIX/Linux

表- OS基本特性

基本特性

特性表现

并发

同一时段多个进程同时运行（宏观并行，微观串行）

共享

互斥共享方式

适用于临界资源；（一段时间内只允许一个进程独自访问）

同时访问方式

适用于非临界资源；（一段时间内允许多个进程交替访问）

虚拟

处理机

多道程序设计（时分复用）

存储器

请求调入和置换（时分复用）

I/O设备

SPOOLING

异步

进程以不可预知的速度向前推进

说明：

1) 并行：同一时刻多个进程同时运行；

并发：同一时段多个进程“同时”运行。

2) 并发和共享是两个最基础的特性，互为存在的条件，并发是共享的前提，共享是并发的保证；虚拟和异步是并发和共享的表现和结果。

3) 临界资源（或独占资源）：一段时间内只允许一个进程访问的资源。

表-OS的结构设计

OS结构设计

传统OS结构

无结构

模块化结构（无序）

分层化结构（有序）

现代OS结构

微内核结构（C/S模式）

分为微内核和多个服务器两部分。

微内核实现最基本的核心功能：

1) 实现与硬件紧密相关的处理；

2) 实现一些较基本的功能；

3) 负责客户和服务器之间的通信（客户和服务器是相对的，实际都是服务器）。

微内核运行于系统态，服务器运行于用户态。

在微内核OS中，将进程管理、内存管理及I/O管理这些功能一分为二，属于机制的部分放入微内核，属于策略的部分放入各服务器中。