3、作業系統的目標和功能
作業系統用做擴充機器:
計算機系統自上而下可區分為:(從作業系統的角度)
計算機系統的概述:
在計算機中的cpu、記憶體、輸入/輸出裝置等硬體,提供了基本的計算機資源;應用程式等規定了按何種方式來使用這些資源來為使用者服務; 作業系統控制和協調各使用者程式對硬體的分配和呼叫。
所以作業系統是:指控制和管理整個計算機系統的硬體和軟體資源,合理地組織排程計算機地工作和資源的分配,以提供給使用者和其他軟體方便的介面和環境的集合,計算機作業系統是隨著計算機研究和應用的發展逐步形成並發展形成的,它是計算機系統中最基本的系統軟體。
基本特徵包含:
併發是指兩個是或者多個事件在同一時間間隔內發生,作業系統的併發性是指計算機作業系統中同時存在多個執行著的程式,因為作業系統具有處理和排程多個程式同時執行的能力,在作業系統中引入程序的目的就是使程式能夠併發執行
需要區分的概念
:
資源共享即共享,指定的是系統中的資源可以供記憶體中多個併發執行的程序使用,共享可分為以下兩種共享:
解釋:當乙個訪問某資源時,必須先提出請求,如果該資源空閒,系統就可以將該資源分配給請求的程序,當其它程序來訪問該資源時,發現已經有乙個程序在使用了,就必須等待,只有正在使用該資源的程序訪問完並釋放資源後,系統才允許將空閒下來的該資源再分配後來的程序使用,這種共享方式就是互斥共享。
我們通常把一段時間內只允許乙個程序分文的資源稱之為 臨界資源或獨佔資源。作業系統中的大多數裝置、以及某些軟體中所使用的棧、變數、和**都屬於臨界資源。
兩種方式的注意點:
互斥共享:是因為一種資源在一段時間內(即使時間很短)只能滿足乙個請求,否則就會出現嚴重的問題。
同時訪問的共享:一般是乙個請求分幾個時間片段完成的效果,和連續完成的效果相同。
虛擬是指把乙個物理上的實體程式設計若干個邏輯上的對應物。物理實體(前者)式是實際存在的,後者是虛擬的,是感覺上的事物,用於實現虛擬的技術,即虛擬技術,在作業系統中利用了 多種虛擬技術,分布式實現虛擬處理器、虛擬記憶體、和虛擬外部裝置等。
在虛擬處理器技術上,是通過多道程式設計技術,讓多道程式併發執行的方法,來分時使用乙個cpu的。即雖然只有乙個處理器,但它能同時為多個使用者服務,使得每個終端使用者都感覺到有乙個cpu
在專門為使用者自己服務一樣。
利用多道程式設計技術,把乙個物理的上的cpu虛擬為多個邏輯上的cpu,稱為虛擬處理器。類似的還有虛擬儲存器技術、虛擬裝置技術等。
作業系統的虛擬技術可以歸納為:時分復用技術(如處理器的分時共享)、空分復用技術(虛擬集儲存器等)
在多道程式環境下,允許多個程式併發執行,但因為資源有有限,程序的執行不是一步貫徹到底的,而是走走停停的,以不可預設的速度向前推進,這就是程序的非同步性。
非同步性使得作業系統執行在一種隨機的環境下,可能導致程序產生與時間有關的錯誤。但是只要執行環境相同,作業系統必須保證多次執行的程序,都獲得相同的結果。
處理機管理:
在多道程式環境下,處理機的分配和執行都是以程序(或執行緒)為基本單位,因此對處理機(cpu)的管理可歸結為對程序的管理。併發時,在計算機內同時執行多個進行,所以程序何時建立、何時執行、何時撤銷,如何管理、如何避免衝突、合理共享cpu資源,就是程序管理中的最主要任務。
程序管理的主要功能有: 程序控制、程序同步、 程序通訊、死鎖處理、處理機排程等
儲存器管理:
儲存管理是為了給多道程式的執行提供良好的環境,方便使用者使用以及提高記憶體的利用率,主要是記憶體分配、位址對映、記憶體保護與共享、記憶體擴充等功能。
檔案處理:
計算機中的資訊都是以檔案的形式存在的,作業系統中負責檔案管理的部分稱為檔案系統。檔案管理包含檔案儲存空間的管理、目錄管理以及檔案讀寫管理和保護等。
裝置管理:
裝置管理的主要任務是完成使用者的i/o請求,方便使用者使用各種裝置,並提高裝置的利用率,主要是快取管理、裝置分配、裝置處理和虛擬裝置等技術。
為了方便使用者使用計算機,作業系統還提供了使用者介面,使用者介面主要分為兩類:
命令介面:
使用命令介面進行作何控制的主要方式有兩種,即連線控制方式和離線控制凡是,按作業控制方式的不同,可以將命令分為聯機命令介面和離線命令介面
聯機命令介面(互動式命令介面):
使用與分時或者實時系統的介面,它是由一組鍵盤操作命令組成,使用者通過控制台或終端輸入操作命令,向系統提出各種服務要求。
離線命令介面(批處理命令介面):
適用於批處理系統,它有一組作業控制命令(或作業控制語句)組成,離線即使用者不能直接干預作業的執行。
程式介面:
程式介面由一組命令系統呼叫命令(簡稱系統呼叫,也稱廣義指令)組成,使用者通過在程式中使用著撲向系統盜用命令請求操作為其提供服務,使用者在程式可以直接使用這組系統呼叫命令向提示各種服務要求。例如使用各種外部裝置、進行有關磁碟檔案的操作、申請分配和**記憶體以及其他各種控制要求。
當前最流行的是圖形使用者介面介面(gui,圖形介面),使用者通過滑鼠和鍵盤的在軟體上使用,就能方便地使用作業系統。
沒有任何軟體支援的機器稱為裸機,它僅構成計算機系統地物理基礎,而實際呈現給使用者地計算作業系統是經過若干軟體改造地計算機。裸機在最底層,上層是作業系統,由作業系統的資源管理功能和方便使用者的各種服務功能
作業系統概念系類 作業系統特徵
作業系統有什麼特徵呢?1.併發 2.共享 3.虛擬 4.非同步 併發併發 指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。這些事件巨集觀上是同時發生的,但是微觀上是交替發生的。這時候就是有人蒙了?舉個例子。巨集觀上 比如說有10件事情,我同時開始做,10分鐘後他們全部完成了。微觀上是什麼呢?做這些事情的時候,...
作業系統(一)作業系統的概念 功能
目錄 1.1 作業系統的概念 功能 1.1.1 作業系統作為系統資源管理者的功能 1.1.2 作業系統向上層提供服務 1.1.3 作業系統是最接近硬體的軟體 作業系統 operating system,os 是指控制和管理整個計算機系統的硬體和軟體資源,並合理地組織排程計算機的工作和資源的分配 以提...
作業系統 作業系統介面
介面表現為函式呼叫,由作業系統提供,連線作業系統和應用軟體。出於安全性考慮,應用程式不能直接在記憶體中任意訪問 將核心程式和使用者程式隔離 通過比較訪問資料段cpl和rpl的特權級和當前段dpl的特權級之間的關係 應用程式呼叫庫函式printf printf呼叫庫中的write函式 write將函式...