01操作系统概述1

《计算机操作系统》第1章操作系统概述在我们日常使用计算机的过程中，操作系统是那个默默工作却至关重要的幕后英雄。

它就像是一个大管家，有条不紊地管理着计算机的各种资源，让我们能够方便、高效地完成各种任务。

那么，究竟什么是操作系统呢？操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。

它负责控制和协调计算机系统中各个部件的工作，为用户和应用程序提供一个方便、安全、高效的工作环境。

从最直观的角度来看，当我们打开计算机，首先映入眼帘的那个界面，比如 Windows 系统的桌面、Mac 系统的 Finder 等，就是操作系统为我们呈现的。

通过这个界面，我们可以启动各种应用程序，如浏览器、办公软件、游戏等。

而在这背后，操作系统在默默地做着大量的工作。

操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是处理器管理。

计算机的中央处理器（CPU）是其核心部件，但在同一时间内，只能执行一个程序。

操作系统通过合理地分配 CPU 时间，让多个程序能够并发执行，从而提高计算机的利用率。

这就好像是一个调度员，安排不同的任务在合适的时间使用 CPU 资源。

其次是内存管理。

内存是计算机存储数据和程序的重要场所，操作系统要确保各个程序能够合理地使用内存空间，避免出现内存泄漏、内存不足等问题。

它就像是一个仓库管理员，精心安排着货物（数据和程序）在仓库（内存）中的存放位置。

然后是设备管理。

计算机系统中有各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。

操作系统要负责对这些设备进行有效的管理，包括设备的分配、驱动程序的加载等，让用户能够方便地使用这些设备。

文件管理也是操作系统的重要职责之一。

计算机中的文件众多，操作系统需要建立一套有效的文件系统，对文件进行存储、检索、更新、共享和保护。

这就像是一个图书管理员，管理着图书馆（计算机）中的大量书籍（文件）。

此外，操作系统还提供了用户接口，分为命令接口和图形接口。

命令接口允许用户通过输入命令来操作计算机，而图形接口则以直观的图形方式让用户与计算机进行交互。

1. 操作系统概述1.1 操作系统概念操作系统为应用程序提供与硬件交互的接口，为运行中的程序动态地分配可共享的系统资源，与之相关的研究主要涉及内存、进程及外设的管理和调度。

相邻层次间的接口不断改变：一方面，原来由操作系统负责的部分功能被迁移到硬件中；另一方面，一些与应用程序解决的问题无关的程序化函数也被加入操作系统中。

1.2 相关观点1.2.1 资源管理者最经典的观点认为操作系统是资源管理者( resource manager) 。

从这个观点来看，操作系统负责系统的硬件。

在这个角色中，操作系统接收来自应用程序对资源访问的请求，其可以授权访问或拒绝访问。

当授予分配请求时，它必须谨慎地分配资源，使程序间不能相互干扰。

1.2.2 服务提供者我们可以想象，资源管理者的观点代表了系统拥有者需要确保资源能得到有效的使用。

另一方面，我们可以应用程序或应用程序的程序员的观点来分析操作系统。

从这个角来看，需要操作系统提供丰富的服务，使应用程序的工作变得更加轻松。

并且应用程序特别希望，访问I/ 设备、分配内存等许多细节都由操作系统完成。

当我们从服务提供者的角度来考虑操作系统时，经常说程序运行在操作系统之上(on) 。

1.2.3 虚拟机最后一个观点是我们将操作系统作为虚拟机( virtual machine )进行分析。

之所以从这个角度分析操作系统，是因为我们将操作系统作为应用程序和硬件之间的接口。

通过想象应用程序在操作系统和硬件之上，我们可以获得这样的基本思想。

在硬件简单而特性很少的计算机与硬件复杂而又特性很多的计算机之间，如果对这两种类型的计算机操作系统提供相同的特征，那么应用程序无法对两者进行区分。

换言之，对应用程序而言，其就是运行在硬件和操作系统结合的“计算机”之上，我们称之为虚拟机操作系统( virtualmachine operating system)2. 操作系统的功能2.1 进程与线程进程：在进程模型中，计算机上所有可运行的软件，通常也包括操作系统，被组织成若干程。

第一章操作系统概述1.1 操作系统的目标和作用一、操作系统的定义（作用）◆ OS是计算机系统中的一个系统软件第一层软件，对硬件功能的首次扩充图 1.1 计算机系统的层次视图◆ OS是一些程序模块的集合，这些程序模块的作用是：（1）有效地组织和管理计算机系统中硬件和软件的资源。

（2）合理地组织计算机工作流程控制程序的执行，如：指令和数据装入主存，I/O设备和文件初始化，I/O设备的访问，对文件的访问。

◆向用户提供各种服务的功能：如提供多种工具（编辑器，调试器等）各种系统调用。

◆OS的目的是使用户能够灵活方便和有效地使用计算机，使计算机系统能高效地运行。

二、操作系统的功能（OS是计算机资源的管理者）（P17）1、CPU管理多道程序技术进程管理、调度、（虚拟处理机管理）2、存储管理多个程序共享内存资源（互不干扰共享）内存扩充（虚拟存储管理）3、文件管理——资源（信息资源）文件安全访问管理文件存储空间管理4、设备管理对I/O设备管理（设备分配，设备驱动）虚拟设备管理三．操作系统特征并发：在计算机系统中同时存在多个程序，从宏观上看这些程序是同时在执行的。

从微观上讲任何时刻只有一个程序在执行，微观上说这些程序在CPU上轮流执行。

并行： (与并发相同，但多指硬件支持）共享：操作系统与多个用户的程序共同使用计算机上的资源。

四.操作系统的目标◆方便性:用户界面◆有效性：系统效率（如CPU用的充足与否）资源利用率（如内存，外部设备是否忙碌）◆可扩充性◆开放性1.2 操作系统发展过程一．手工操作阶段人工处理上、下作业操作三、监督程序（单道批处理系统）——操作系统的雏形·一批作业（任务）同时提交·由监督程序处理作业切换工作·单道——内存中只存一道作业的程序，一道作业完成后才调入下一道作业单道程序运行过程：四、多道批处理——现代意义上的操作系统出现·多道——多道程序同时存在于主存之中，由CPU以切换方式为之服务，使的多个程序可以同时执行。

操作系统第1章操作系统概述在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默在背后辛勤工作的“大管家”。

它负责管理和协调硬件资源，为我们提供一个方便、高效的工作和娱乐环境。

那么，操作系统到底是什么？它又有哪些重要的功能和特点呢？接下来，让我们一起走进操作系统的世界。

首先，我们来明确一下操作系统的定义。

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。

它就像是一个指挥中心，掌控着计算机的一切活动，确保各个部件能够协同工作，以满足用户的需求。

操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面。

进程管理是操作系统的核心任务之一。

在计算机中，多个程序可能同时运行，操作系统需要合理地分配 CPU 时间，让每个程序都能得到执行的机会，避免某个程序独占资源而导致其他程序无法运行。

这就好比在一个繁忙的十字路口，交警要指挥车辆有序通行，避免交通堵塞。

内存管理也至关重要。

计算机的内存是有限的，而运行的程序和数据都需要占用内存空间。

操作系统要负责为程序分配内存，并在程序不再使用时及时回收，以确保内存的高效利用。

想象一下，内存就像是一个仓库，操作系统要决定哪些货物（程序和数据）存放在哪里，以及什么时候把不需要的货物清理出去，为新的货物腾出空间。

文件管理是操作系统的另一个重要功能。

我们在计算机中存储了大量的文件，操作系统需要对这些文件进行组织、存储和检索。

它要建立文件目录结构，方便用户查找和访问文件，同时还要确保文件的安全性和完整性。

设备管理也是操作系统不可缺少的一部分。

计算机连接着各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。

操作系统要负责这些设备的驱动和管理，使它们能够正常工作，并协调设备之间的资源分配。

除了上述主要功能，操作系统还提供了用户接口，方便用户与计算机进行交互。

用户接口可以分为命令行接口和图形用户接口。

命令行接口通过输入命令来操作计算机，对于专业人员来说可能更加高效；而图形用户接口则以直观的图形和图标展示信息，更适合普通用户使用。

操作系统概述操作系统概述计算机系统由硬件系统和软件系统组成。

操作系统是计算机系统中不可缺少的系统软件，它是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统功能的第一次扩充。

操作系统的功能实现与计算机硬件系统所提供的功能密切相关，因此，操作系统不仅体现了软件技术的最新发展，也体现了计算机硬件和体系结构发展的最新成果。

本章介绍操作系统在计算机系统中所处的地位和作用，并由此引出操作系统的主要功能和操作系统追求的目标和宗旨，以作为后续章节中操作系统解决各种问题的指导思想。

由于操作系统需要对硬件资源进行管理，所以，本章针对本书各章中涉及的诸如处理机的态、特权指令、中断、80386CPU的寄存器以及CPU的工作模式等硬件知识做了简单介绍，深度仅满足本教材的需要。

1.1操作系统的定义及其功能操作系统是一个大型的软件系统，它负责计算机的全部软件、硬件资源的管理，控制和协调并发活动，实现信息的存储和保护，并为用户使用计算机系统提供使用方便的用户界面。

操作系统使得计算机系统实现了高效率和高度自动化。

操作系统在计算机系统中充当计算机硬件系统与应用程序之间的界面，所以，操作系统既面向系统资源又面向用户。

面向系统资源，要求操作系统必须尽可能提高资源的利用率；面向用户，要求操作系统必须提供方便易用的用户界面。

这是操作系统追求的目标和宗旨，也是贯穿本书各章节各知识点展开讨论的一条主线，是问题得以提出和解决的惟一出发点。

操作系统是计算机资源的管理者，它通过管理计算机资源来控制计算机系统功能的实现，并为其他系统软件和所有应用软件提供支撑平台。

由于操作系统本身也是软件，所以它对计算机系统资源的管理和控制是以不同寻常的方式来运作的。

与一般的应用程序不同，它涉及的对象是系统资源，而且可以直接对处理机进行设置和控制，而其他软件则必须通过操作系统提供的系统调用界面才能使用系统资源。

操作系统面向系统中的所有软件和硬件资源，要实现对处理机、内存、外部设备、文件和网络的管理；操作系统面向用户，要提供一个良好的用户界面。