1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 P1 全考

• 1滨攻、操作系統(tǒng)的目標(biāo)

  • (1)方便性糯俗。操作系統(tǒng)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更易于使用顶霞。
  • (2)有效性肄程。操作系統(tǒng)使資源的利用率更高，系統(tǒng)的吞吐量更大选浑。
  • (3)可擴(kuò)充性蓝厌。操作系統(tǒng)必須能方便地增加新的功能和模塊，并能修改老的功能 和模央古徒，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件拓提、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的要求。
  • (4)開放性隧膘。操作系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)該遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范代态，特別是遵循開放系統(tǒng)互連 OSI 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從而使其與其他系統(tǒng)之間能彼此兼容疹吃、方便地實(shí)現(xiàn)互連蹦疑。

• 2、操作系統(tǒng)的作用

  • (1)操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口萨驶。
    用戶并不直接與計(jì)算機(jī)硬件打交道歉摧，而是通過操作系統(tǒng)提供的命令、系統(tǒng)功能調(diào)用以及圖形化接口來使用計(jì)算機(jī)。
  • (2)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)資源的管理者叁温。
    處理機(jī)的分配和控制豆挽，內(nèi)存的分配和回收，10沒備的分配和操縱券盅，文件的存取、共享和保護(hù)工作都是由操作系統(tǒng)完成的膛檀。
  • (3)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象锰镀。
    操作系統(tǒng)是鋪設(shè)在裸機(jī)(即沒有配置任何軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng))上的多層軟件，它不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能咖刃，而且還隱藏了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)泳炉，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象。
    另外嚎杨，操作系統(tǒng)還是計(jì)算機(jī)工作流程的組織者花鹅。它負(fù)責(zé)在眾多作業(yè)之間切換處理機(jī)，并協(xié)調(diào)它們的推進(jìn)速度枫浙，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能刨肃。

1.3 操作系統(tǒng)的基本特性 P13 全考

基本特性包括：并發(fā)性，共享性箩帚、虛擬性真友、異步性

• 1、并發(fā)性

  • 并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生紧帕。在多道程序的環(huán)境下盔然，并發(fā)性是指在一 段時(shí)間內(nèi)，宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行是嗜。多個(gè)進(jìn)程的并發(fā)運(yùn)行能極大地提高系統(tǒng)資源的利用率愈案，增加系統(tǒng)的吞吐量。
  • 并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生鹅搪≌拘鳎可見，并行性具有并發(fā)的含義涩嚣，但并發(fā)事件并不一定具有并行性崇众。

• 2、共享性
  共享性是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程同時(shí)使用航厚。根據(jù)資源性質(zhì)的不同可將資源共享方式分為以下兩種顷歌。

  • 互斥共享。系統(tǒng)中可供共享的某些資源幔睬，如打印機(jī)眯漩、變量、隊(duì)列等，一段時(shí)間內(nèi)只能給一個(gè)進(jìn)程使用赦抖，只有當(dāng)這個(gè)進(jìn)程使用完畢并釋放這些資源后舱卡，其他進(jìn)程才能使用它們。
  • 同時(shí)訪問队萤。系統(tǒng)中的另一類資源轮锥，如磁盤、可重入代碼等要尔，它們?cè)谕欢螘r(shí)間內(nèi)可以被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問舍杜。雖然這種同時(shí)是指宏觀上的同時(shí)，微觀上可能是進(jìn)程交替地訪問該資源赵辕，但進(jìn)程交替訪問資源的順序不會(huì)影響訪問的結(jié)果既绩。

• 3、虛擬性

  • 時(shí)分復(fù)用技術(shù)
  • 空分復(fù)用技術(shù)
    虛擬性是指通過某種技術(shù)还惠，將一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物饲握。用來實(shí)現(xiàn)虛擬性的技術(shù)被稱為虛擬技術(shù)。在OS中利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬處理機(jī)蚕键、虛擬存儲(chǔ)器和虛擬設(shè)備救欧，從而使得進(jìn)程可以更方便地共享系統(tǒng)資源。

• 4嚎幸、異步性
  異步性是指在多道程序的環(huán)境下颜矿，每個(gè)程序何時(shí)執(zhí)行、何時(shí)暫停都是未知的嫉晶，即它們以不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)骑疆。但同時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)保證程序的執(zhí)行結(jié)果是可再現(xiàn)的，即只要運(yùn)行環(huán)境相同替废，一個(gè)作業(yè)的多次運(yùn)行都會(huì)得到相同的結(jié)果箍铭。

1.4 操作系統(tǒng)的主要功能 P16 全考

操作系統(tǒng)的主要功能包括：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理椎镣、設(shè)備管理诈火、文件管理和提供友的用戶接口五個(gè)方面。

1状答、處理機(jī)管理

處理機(jī)管理主要是對(duì)處理機(jī)的分配和運(yùn)行進(jìn)行管理冷守。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，處理機(jī)分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位惊科，因此通常將處理機(jī)管理歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理拍摇。進(jìn)程管理的主要功能包括:
* (1)進(jìn)程控制。進(jìn)程控制為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程馆截、撤消進(jìn)程充活，并控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換蜂莉。
* (2)進(jìn)程同步。進(jìn)程同步對(duì)進(jìn)程的執(zhí)行次序進(jìn)行協(xié)調(diào)混卵，使進(jìn)程能有條不素地運(yùn)行映穗。
* (3)進(jìn)程通信。進(jìn)程通信實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的信息交換幕随，使進(jìn)程能很好地相互合作蚁滋。
* (4)進(jìn)程調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度在多個(gè)就緒進(jìn)程中分配處理機(jī)赘淮，并使分配到處理機(jī)的進(jìn)程投入執(zhí)行枢赔。

2、存儲(chǔ)器管理

存儲(chǔ)器管理主要是為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境拥知，它的主要功能包括:

• (1)內(nèi)存分配。內(nèi)存分配為每道程序分配內(nèi)存空間碎赢，分配時(shí)要盡量提高內(nèi)存的利用率低剔。
• (2)內(nèi)存保護(hù)。內(nèi)存保護(hù)確保每道用戶程序只在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行肮塞，從而不影響操作系統(tǒng)和其他程序的運(yùn)行襟齿。
• (3)地址映射。地址映射將程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存中的物理地址枕赵，以使程序能正確執(zhí)行猜欺。
• (4)內(nèi)存擴(kuò)充。內(nèi)存擴(kuò)充在邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存的容量拷窜，以方便大作業(yè)的運(yùn)行和增加內(nèi)存中并發(fā)作業(yè)的道數(shù)开皿。

3、設(shè)備管理

設(shè)備管理主要是完成用戶的1/O請(qǐng)求篮昧，它的主要功能包括:

• (1)緩沖管理赋荆。緩沖管理利用緩沖來緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾,提高CPU 和10設(shè)備的利用率和IO的速度。
• (2)設(shè)備分配懊昨。設(shè)備分配為用戶分配完成10請(qǐng)求所需的設(shè)備和設(shè)備控制器窄潭，在配置有通道的系統(tǒng)中，還需為用戶分配通道酵颁。
• (3)設(shè)備處理嫉你。設(shè)備處理啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行真正的1/0操作，響應(yīng)并處理設(shè)備控制器發(fā)來的中斷請(qǐng)求躏惋。

4幽污、文件管理

文件管理主要是使用戶能方便、安全地使用各種信息資源其掂，它的主要功能包括:

• (1)文件存儲(chǔ)空間的管理油挥。文件存儲(chǔ)空間的管理為文件分配必要的存儲(chǔ)空間，并盡量提高文件存儲(chǔ)空間的利用率和文件訪問的效能，
• (2)目錄管理深寥。目錄管理通過目錄的方式來組織文件攘乒，以實(shí)現(xiàn)文件的按名存取，并提高文件的檢索速度惋鹅。
• (3) 文件的讀/寫管理和保護(hù)则酝。文件的讀/寫管理和保護(hù)實(shí)現(xiàn)文件的讀寫操作，并提供有效的存取控制功能保護(hù)文件的安全性闰集。

5沽讹、友好的用戶接口

為方便用戶使用計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)向用戶提供了使用計(jì)算機(jī)的接口武鲁。該接口通常是以下列方式提供給用戶的爽雄。

• (1)用戶接口。用戶接口又可分為聯(lián)機(jī)用戶接口沐鼠、脫機(jī)用戶接口和圖形用戶接口三種類型挚瘟。聯(lián)機(jī)用戶接口允許用戶通過一組聯(lián)機(jī)命令直接控制自己的作業(yè):脫機(jī)用戶接口則允許用戶通過作業(yè)控制語(yǔ)言間接地控制自己的作業(yè):圖形用戶接口提供了窗口、圖標(biāo)和菜單等元素饲梭，使用戶可方便地通過指點(diǎn)設(shè)備(如鼠標(biāo))和少量的鍵盤操作乘盖，取得操作系統(tǒng)的服務(wù)。
• (2)程序接口憔涉。程序接口是指操作系統(tǒng)提供了一組系統(tǒng)調(diào)用订框，供用戶程序調(diào)用操作系統(tǒng)的功能。

6兜叨、現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新功能

• (1)系統(tǒng)安全〈┌猓現(xiàn)代操作系統(tǒng)采用認(rèn)證技術(shù)、密碼技術(shù)国旷、訪問控制技術(shù)以及反病毒技術(shù)等多種有效措施纵揍，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)的保密性、完整性和系統(tǒng)可用性议街。
• (2)網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)≡蠼鳎現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)資源管理和應(yīng)用互操作等功能特漩，以支持用戶聯(lián)網(wǎng)取得各類網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)吧雹。
• (3)支持多媒體。現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供接納控制和實(shí)時(shí)調(diào)度等功能涂身，采取適當(dāng)?shù)亩嗝襟w文件存儲(chǔ)方式雄卷，以保證系統(tǒng)能像處理文字、圖形信息那樣蛤售，去處理音頻和視頻等多媒體信息丁鹉。