1.2.1 操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)：是一組軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的所有活動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的所有硬件筐高。
操作系統(tǒng)也是一組程序，這組程序的重點(diǎn)在于管理計(jì)算機(jī)的所有活動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的所有硬件。

操作系統(tǒng)示意圖

• 系統(tǒng)調(diào)用：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給程序設(shè)計(jì)人員的一種服務(wù)柑土。程序設(shè)計(jì)人員在編寫(xiě)程序時(shí)蜀肘，可以利用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)。
• 內(nèi)核：是操作系統(tǒng)的核心稽屏。是基于硬件的第一層軟件擴(kuò)充扮宠，提供操作系統(tǒng)的最基本的功能，是操作系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)狐榔，它負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的進(jìn)程坛增、內(nèi)存、內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序薄腻、文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收捣，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。
  內(nèi)核是操作系統(tǒng)最基本的部分庵楷。它是為眾多應(yīng)用程序提供對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的安全訪(fǎng)問(wèn)的一部分軟件罢艾，這種訪(fǎng)問(wèn)是有限的，并且內(nèi)核決定一個(gè)程序在什么時(shí)候?qū)δ巢糠钟布僮鞫嚅L(zhǎng)時(shí)間尽纽。內(nèi)核的分類(lèi)可分為單內(nèi)核和雙內(nèi)核以及微內(nèi)核咐蚯。

1.2.2 操作系統(tǒng)的基本功能

操作系統(tǒng)的基本功能

• 處理器管理： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處理機(jī)是最寶貴的系統(tǒng)資源，處理機(jī)管理的目的是要合理地安排時(shí)間弄贿，以保證多個(gè)作業(yè)能順利完成并且盡量提高CPU的效率仓蛆，使用戶(hù)等待的時(shí)間最少。操作系統(tǒng)對(duì)處理機(jī)管理策略不同挎春，提供作業(yè)處理方式也就不同看疙，例如，批處理方式直奋、分時(shí)處理方式和實(shí)時(shí)處理方式能庆。
• 設(shè)備管理：當(dāng)用戶(hù)程序要使用外部設(shè)備時(shí)，設(shè)備管理控制（或調(diào)用）驅(qū)動(dòng)程序使外部設(shè)備工作脚线，并隨時(shí)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控搁胆，處理外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求等。
• 文件管理：文件系統(tǒng)管理則是對(duì)軟件資源的管理邮绿。為了管理龐大的系統(tǒng)軟件資源及用戶(hù)提供的程序和數(shù)據(jù)渠旁，操作系統(tǒng)將它們組織成文件的形式，操作系統(tǒng)對(duì)軟件的管理實(shí)際上是對(duì)文件系統(tǒng)的管理船逮。
• 存儲(chǔ)管理：存儲(chǔ)管理的主要工作是對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行合理分配顾腊、有效保護(hù)和擴(kuò)充。
• 作業(yè)管理：作業(yè)是用戶(hù)在一次計(jì)算過(guò)程中挖胃，或者一次事務(wù)處理過(guò)程中杂靶，要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的總稱(chēng)梆惯。作業(yè)管理與調(diào)度的主要功能是審查系統(tǒng)能否滿(mǎn)足用戶(hù)作業(yè)的資源要求。

1.2.3 操作系統(tǒng)的分類(lèi)

• 批處理
  批處理操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶(hù)將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員吗垮，系統(tǒng)操作員將許多用戶(hù)的作業(yè)組成一批作業(yè)垛吗，之后輸入到計(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流烁登，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)怯屉，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)作業(yè)饵沧。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶(hù)锨络。
• 分時(shí)
  分時(shí)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶(hù)在使用捷泞。用戶(hù)交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求足删，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶(hù)的命令寿谴，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求锁右，并通過(guò)交互方式在終端上向用戶(hù)顯示結(jié)果。
• 實(shí)時(shí)
  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是指使計(jì)算機(jī)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理讶泰，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)咏瑟。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性痪署。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率码泞。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力狼犯。
• 分布式
  分布式操作系統(tǒng)是為分布計(jì)算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)余寥。大量的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享悯森。這種系統(tǒng)被稱(chēng)作分布式系統(tǒng) 宋舷。它在資源管理，通信控制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別瓢姻。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計(jì)算機(jī)上祝蝠，操作系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時(shí)直接分配的簡(jiǎn)單做法而是要在系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可進(jìn)行分配幻碱。對(duì)于有些資源绎狭，如具有多個(gè)副本的文件，還必須考慮一致性褥傍。所謂一致性是指若干個(gè)用戶(hù)對(duì)同一個(gè)文件所同時(shí)讀出的數(shù)據(jù)是一致的儡嘶。為了保證一致性，操作系統(tǒng)須控制文件的讀恍风、寫(xiě)社付、操作承疲，使得多個(gè)用戶(hù)可同時(shí)讀一個(gè)文件，而任一時(shí)刻最多只能有一個(gè)用戶(hù)在修改文件鸥咖。分布操作系統(tǒng)的通信功能類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)燕鸽。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時(shí)分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理啼辣，因此它提供的通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同啊研，它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)鸥拧，它分布于系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上党远，能并行地處理用戶(hù)的各種需求，有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力富弦。
  分布式操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高形式沟娱，它保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的全部功能，而且還具有透明性腕柜、可靠性和高性能等济似。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)雖然都用于管理分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)，但最大的差別是：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)知道確切的網(wǎng)址盏缤，而分布式系統(tǒng)則不知道計(jì)算機(jī)的確切地址砰蠢；分布式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)的資源分配，能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)唉铜，如對(duì)象的物理位置等台舱。這些都是對(duì)用戶(hù)透明的。
• 嵌入式
  嵌入式操作系統(tǒng)是用在嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)潭流。嵌入式系統(tǒng)使用非常廣泛的操作系統(tǒng)竞惋。嵌入式設(shè)備一般專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)（經(jīng)常是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如VxWorks灰嫉、eCos）或者指定程序員移植到這些新系統(tǒng)拆宛。以及某些功能縮減版本的Linux（如Android,Tizen,MeeGo,webOS）或者其他操作系統(tǒng)。某些情況下熬甫，嵌入式操作系統(tǒng)指稱(chēng)的是一個(gè)自帶了固定應(yīng)用軟件的巨大泛用程序胰挑。在許多最簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)中，所謂的操作系統(tǒng)就是指其上唯一的應(yīng)用程序椿肩。

1.2.4 典型系統(tǒng)

• UNIX
  UNIX 是一個(gè)強(qiáng)大的多用戶(hù)瞻颂、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構(gòu)郑象，屬于分時(shí)操作系統(tǒng)贡这。UNIX 最早由Ken Thompson和Dennis Ritchie于1969年在美國(guó)AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)。
  類(lèi)Unix（Unix-like）操作系統(tǒng)指各種傳統(tǒng)的Unix以及各種與傳統(tǒng)Unix類(lèi)似的系統(tǒng)厂榛。它們雖然有的是自由軟件盖矫，有的是商業(yè)軟件丽惭，但都相當(dāng)程度地繼承了原始UNIX的特性，有許多相似處辈双，并且都在一定程度上遵守POSIX規(guī)范责掏。類(lèi)Unix系統(tǒng)可在非常多的處理器架構(gòu)下運(yùn)行，在服務(wù)器系統(tǒng)上有很高的使用率湃望，例如大專(zhuān)院谢怀模或工程應(yīng)用的工作站。
• Linux
  基于Linux的操作系統(tǒng)是20世紀(jì)1991年推出的一個(gè)多用戶(hù)证芭、多任務(wù)的操作系統(tǒng)瞳浦。它與UNIX完全兼容。Linux最初是由芬蘭赫爾辛基大學(xué)計(jì)算機(jī)系學(xué)生Linus Torvalds在基于UNIX的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)核程序,Linux的設(shè)計(jì)是為了在Intel微處理器上更有效的運(yùn)用废士。其后在理查德·斯托曼的建議下以GNU通用公共許可證發(fā)布叫潦，成為自由軟件Unix變種。它的最大的特點(diǎn)在于他是一個(gè)源代碼公開(kāi)的自由及開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)官硝，其內(nèi)核源代碼可以自由傳播矗蕊。
  經(jīng)歷數(shù)年的披荊斬棘，自由開(kāi)源的Linux系統(tǒng)逐漸蠶食以往專(zhuān)利軟件的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域泛源，例如以往計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)運(yùn)算巨擘──SGI的IRIX系統(tǒng)已被Linux家族及貝爾實(shí)驗(yàn)室研發(fā)小組設(shè)計(jì)的九號(hào)計(jì)劃與Inferno系統(tǒng)取代拔妥，皆用于分散表達(dá)式環(huán)境忿危。它們并不像其他Unix系統(tǒng)达箍，而是選擇自帶圖形用戶(hù)界面。九號(hào)計(jì)劃原先并不普及铺厨，因?yàn)樗鼊偼瞥鰰r(shí)并非自由軟件缎玫。Linux有各類(lèi)發(fā)行版，通常為GNU/Linux解滓，如Debian（及其衍生系統(tǒng)Ubuntu赃磨、Linux Mint）、Fedora洼裤、openSUSE等邻辉。Linux發(fā)行版作為個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)或服務(wù)器操作系統(tǒng)，在服務(wù)器上已成為主流的操作系統(tǒng)腮鞍。
• Mac OS X
  Mac OS是一套運(yùn)行于蘋(píng)果Macintosh系列電腦上的操作系統(tǒng)值骇。Mac OS是首個(gè)在商用領(lǐng)域成功的圖形用戶(hù)界面。Macintosh組包括比爾·阿特金森（Bill Atkinson）移国、杰夫·拉斯金（Jef Raskin）和安迪·赫茨菲爾德（Andy Hertzfeld）吱瘩。Mac OS X 于 2001年 首次在商場(chǎng)上推出。它包含兩個(gè)主要的部分：Darwin迹缀，是以 BSD 原始代碼和 Mach 微核心 為基礎(chǔ)使碾，類(lèi)似 Unix 的開(kāi)放原始碼環(huán)境蜜徽。
• Windows
  Windows是由微軟公司成功開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng).Windows是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，他采用圖形窗口界面票摇，用戶(hù)對(duì)計(jì)算機(jī)的各種復(fù)雜操作只需通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)拘鞋。
  Microsoft Windows系列操作系統(tǒng)是在微軟給IBM機(jī)器設(shè)計(jì)的MS-DOS的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的圖形操作系統(tǒng)。Windows系統(tǒng)矢门，如Windows 2000掐禁、Windows XP皆是創(chuàng)建于現(xiàn)代的Windows NT內(nèi)核。NT內(nèi)核是由OS/2和OpenVMS等系統(tǒng)上借用來(lái)的颅和。Windows可以在32位和64位的Intel和AMD的處理器上運(yùn)行傅事，但是早期的版
• iOS
  iOS操作系統(tǒng)是由蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的手持設(shè)備操作系統(tǒng)。iOS與蘋(píng)果的Mac OS X操作系統(tǒng)一樣峡扩，它也是以Darwin為基礎(chǔ)的蹭越，因此同樣屬于類(lèi)Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。原本這個(gè)系統(tǒng)名為iPhone OS教届，直到2010年6月7日WWDC大會(huì)上宣布改名為iOS响鹃。截止至2011年11月，根據(jù)Canalys的數(shù)據(jù)顯示案训，iOS已經(jīng)占據(jù)了全球智能手機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)份額的30%买置，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為43%。
• Android
  Android是一種以L(fǎng)inux為基礎(chǔ)的開(kāi)放源代碼操作系統(tǒng)强霎，主要使用于便攜設(shè)備忿项。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開(kāi)發(fā)，最初主要支持手機(jī)城舞。2005年由Google收購(gòu)注資轩触，并組建開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上家夺。2011年第一季度脱柱，Android在全球的市場(chǎng)份額首次超過(guò)塞班系統(tǒng)，躍居全球第一拉馋。 2012年11月數(shù)據(jù)顯示榨为，Android占據(jù)全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)76%的份額，中國(guó)市場(chǎng)占有率為90%煌茴。