1、操作系统作用
1)、从计算机系统组成观点――操作系统是系统软件
计算机系统组成:
- 软件:应用软件、系统软件(操作系统、语言处理系统和常用的例行服务程序)
- 硬件:输入/输出(I/O)设备、存储器(内存)、中央处理器(CPU)
- 固件(扩展):为了改善系统的性能,将操作系统中与硬件密切有关的部分软件,通过微程序设计技术转化为硬件,也就是通常所说的固化,这些具有软件功能的硬件称为固件。
2)、从资源管理程序观点――操作系统是系统资源管理者
( Operating System as a Resource Manager)
操作系统是系统资源管理程序,它用于控制和管理计算机系统的硬件和软件资源,如下表:
计算机系统资源
|
操作系统模块
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软件
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文件系统
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硬件
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I/O设备
|
设备管理
|
硬件
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存储器
|
存储器管理
|
硬件
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处理器
|
处理器(进程)管理
|
3)、从软件分层、扩充机器的观点――操作系统是扩充裸机的第一层系统软件
裸机:由硬件组成的计算机称为裸机,裸机只能执行机器代码语言,一般人无法使用。
4)、从服务用户的观点――操作系统是用户与裸机之间接口
系统提供的接口有两类:
- 作业级接口:它提供一组键盘命令,供用户组织和控制自己的作业运行。
- 程序级接口:它提供一组系统调用,即OS中某个模块功能,供用户程序和其它程序调用。
5)、从进程的观点--操作系统是由若干个可以并发执行的进程和一个对进程进行控制和协调的核心组成。
2、操作系统定义
操作系统是一组有效控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合。
-
有效(efficiency):系统效率,资源利用率(如:CPU利用的充足与否,内存、外部设备是否忙碌)
-
合理:公平与否,如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿”
-
方便(convenience):用户界面
3、操作系统的历史
1)、第0代(40年代未-50年代初)无操作系统
这时的计算机操作是由程序员采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统。
2)、第一代(50年代中-50年代未)初级单道批处理系统
它是为了减少人工操作时间和作业转换时间提高CPU利用率而设计的。系统自动成批处理作业,这是初级单道批处理系统。
3)、第二代(60年代初-60年代中)多道程序设计共享系统
这一代操作系统包括多道批处理系统、采用交互方式的分时系统和以提高瞬时响应时间为特征的实时系统。
4)、第三代(60年代中-70年代中)多模式系统
这一代计算机系统是通用系统,这一代操作系统是多模式系统,即一个系统同时支持批处理、分时处理、实时处理和多重处理。
5)、第四代(70年代中- )网络操作系统和分布式操作系统
网络操作系统实现在计算机网络上进行信息交换、资源共享和互操作等功能。
分布式操作系统将地域上分散的各系统互连成一个具有整体功能的系统,并可将一个任务分布地在各系统上运行,实现分布式处理。
操作系统发展历史阶段:
- 其一是大型主机时代,操作系统作为硬件的组成部分之一,由硬件开发商自己设计;
- 其二则是个人电脑或小型主机时代,软件与硬件齐头并进,其间又经历了两个阶段:基于命令行的DOS操作系统;和基于窗口图形界面的Windows操作系统。
- 第三个历史阶段:WEB时代。微软公司的.NET技术与SUN公司的SUN ONE平台。
4、计算机硬件系统概述
1)、计算机硬件系统结构
- 大、中、小型计算机的硬件组织:以存储器为中心,CPU和各种通道都与存储器相连
- 微型计算机的典型组织:微型计算机是以总线为纽带来构成计算机系统,中央处理机(CPU)、存储器、 I/O设备(包括外存磁盘、磁带)都挂接在总线。
2)、现代操作系统的硬件基础
支持并行操作的硬件――通道和中断
现代计算机系统为了提高计算机资源利用率,采用多道程序设计技术,它在主存中存放多道用户的作业,计算机系统硬件支持作业并行操作,使多道作业同时处于运行状态共享系统资源。在现代批处理系统中支持并行操作的硬件是通道和中断。
-
通道是可以与CPU并行操作的专门用来控制输入输出设备数据传送的处理机。当CPU需要输入数据时,只要发命令给通道去完成,通道进行I/O操作和CPU操作可并行异步执行,在通道完成I/O操作后,它用中断方式向CPU报告其完成I/O情况。
-
中断是指CPU对系统中发生的异步事件的响应,异步事件是指无一定时序关系的随机发生的事件。中断的含义是当这些异步事件发生后,打断了处理机对当前程序的执行,而转去处理该异步事件,即执行该事件的中断处理程序,直到处理完了之后,再转向原程序的中断点执行。
- 发生中断时正在执行的程序的暂停点叫做中断断点,处理器暂停当前程序转而处理中断的过程称为中断响应,中断处理结束之后恢复原来程序的执行被称为中断返回。
- 中断一般可分为硬件中断和软件中断二大类,下图是中断请求级表:
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