本文主要是介绍计算机系统之操作系统引论，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
操作系统的目标和作用
操作系统和存储器的4/5？功能必考！
目标
执行用户程序并使用户问题更易解决。
1.使计算机系统更易于使用（方便性）。
2.以一种效率的方式使用资源（有效性）.
3.采用模块化结构,易于增、删、改（可扩充性–虚拟机）。
4.要求统一开放的环境，能通过网络集成化并正确、有效地协同工作，实现应用程序的移植（开放性）
系统组成
作用
1.Os作为用户与计算机硬件系统之间的接口。
2.OS作为计算机系统资源的管理者。
3.OS用作扩充机器
操作系统的基本特征
1.
并发(concurrence)
（并发可能降低利用率，所以要保护现场）
2.共享(sharing)
3.虚拟(virtual)
4.异步性(asynchronism)
（不支持并发的：互斥共享式，如：打印机，变量(但是只读时就不是)，磁带；
支持并发的：同时访问式：如：内存，磁盘等）
虚拟处理机（分时）–并发
虚拟存储器–分空间
（异步性包括不可再现性）
操作系统的功能
1.
处理机管理
2.存储器管理
3.设备管理
4.文件管理
5.用户接口
（最主要是前四个）
1.处理机管理
处理机管理的
主要任务：
1.是对处理机进行分配
2.对处理机运行进行有效的控制和管理
（注：处理机的分配和运行以进程为基本单位，因此对处理机的管理可归结为对进程的管理)(进程是动态的，进程执行的基本单位是指令)
处理机管理的功能
1.进程控制（信号量机制）
2.进程同步（同步，互斥）
3.进程通信
4.调度（分配）
PCB进程控制块
TCB线程控制块
（虚拟处理机（分时）–并发）
2.存储器管理
主要任务
1.为多道程序的运行提供良好的环境
2.方便用户使用存储器
3.提高存储器的利用率
4.从逻辑上扩充内存
功能
1.内存分配
2.内存保护
3.地址映射（也叫重定位）
4.内存扩充（虚拟）
（虚拟存储器–分空间）
3.设备管理
主要任务
1.完成用户提出的I/O请求
2.为用户分配I/O设备
3.提高I/O设备的利用率及速度
4.方便用户使用I/O设备
功能
1.缓冲管理
2.设备分配（设备控制器）
3.设备处理（驱动设备）
4.虚拟设备
4.文件管理
主要任务
1.对用户文件和系统文件进行管理
2.方便用户使用文件
3.保证文件的安全性
功能
1.文件存储空间的管理
2.目录管理（管理文件）
3.文件的读、写管理
4.文件的共享与保护（文件安全性）
5.用户接口管理
三大接口：字符命令，用户图形界面，系统调用
主要任务
方便用户使用操作系统
功能
1.命令接口
2.程序接口（系统调用）
3.图形接口
操作系统的发展过程
推动操作系统发展的主要动力：
1.不断提高计算机资源利用率的需要
2. 方便用户
3. 器件的不断更新换代
4. 计算机体系结构的不断发展
一.无操作系统的计算机系统
人工操作（联机输入输出）
缺点：（1）用户独占全机（资源浪费）
（2）CPU等待人工操作：装入时、取走时CPU及内存等资源是空闲。CPU即负责计算，又要负责传输。（即属于单控制方式）
矛盾：
1.人机矛盾即人工操作方式与机器利用率的矛盾
2.CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾
解决方法
通道技术、缓冲技术
脱机输入输出方式
磁头移动优化算法–为了减少延迟
二.批处理系统
单道–监控程序
JCB:作业说明书/控制块
多道–有并发
（早期批处理系统：磁带机，打印机，卡片阅读机）
批处理操作系统优点：
1.作业流程自动化;
2.效率高
3.吞吐量高
批处理操作系统缺点：
1.无交互手段
2.调试程序困难
三.分时系统
1.实现方法
单道分时、前台和后台及多道分时
2.分时系统的特征
•人机交互性好
•共享主机（多路性、同时性）
•用户独立性
• **及时性
四.实时系统
1.实时操作系统：指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，并控制所有实时任务协调一致地运行。
2.实时操作系统的应用领域
有实时要求（有严格确定的时间限制）的领域（过程控制及事务处理）
3.实时系统分类：
（1）实时控制系统 （2）实时信息处理系统
实时操作系统的主要特征：实时性和可靠性；
多路性、独立性、交互性
实时分为硬实时和软实时
三种基本的操作系统
批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统
通用操作系统:
如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时系统三者或二者的功能 ，则称该操作系统为通用操作系统。
微机操作系统
1.微机操作系统的特征
1)应用领域：事务处理、个人娱乐，
2)系统要求：使用方便、支持多种硬件和外部设备（多媒体设备、网络、远程通信）、效率不必很高。
2.常用的微机操作系统
单用户单任务：CP/M，MS- DOS
单用户多任务：OS/2, Windows
多用户多任务：UNIX, Solaris x86, Linux
多处理机操作系统
1.多处理机系统引入原因(并行系统）
1)增加系统的吞吐量
2)节省投资
3)提高系统的可靠性
2.多处理机系统的类型
1)紧密耦合MPS–同构–对称
2)松散耦合MPS–异构–非对称
3.多处理机操作系统的类型
1)非对称多处理模式
2)对称多处理模式
4.多处理机考虑：任务指/子？派
网络操作类型
1.计算机网络的类型
2.网络OS的模式
客户/服务器模式
对等模式
3.网络OS的功能
通信、资源管理、网络服务、网络管理、互操作能力
分布式操作系统
1.分布式系统：能将任务处理和控制进行分散/分布的系统（相对于集中式）。
2.分布式系统的两种环境：多处理系统；多计算机系统。
3分布式OS与网络OS的比较
1）.分布性 2）.并行性 3）.透明性
4）.共享性 5）.键壮性
分布式系统基本特征---处理上的分布，即功能和任务的分布。
嵌入式操作系统
（具有可移植性）
操作系统的结构设计
操作系统的结构设计经历了以下几代：
1.传统的操作系统结构
2.无结构操作系统
(OS是由众多的过程直接构成，各过程之间可相互调用，但OS内容不存在任何结构，所以这种OS是无结构的，又称为整体系统结构。
缺点：
既宠大又杂乱，缺乏清晰的程序结构；程序错误多，调试难、阅读难、理解难、维护难。
)
3.模块化OS结构
(OS是采用“模块化程序设计”技术，按其功能划分为若干个独立的模块，管理相应的功能，同时规定好各模块之间的接口，以实现其交互，对较大模块又可按子功能进一步细分下去。所以这种OS称为模块化OS结构。
优点
1)提高了OS设计的正确性、可理解性和可维护性
2)增强了OS的可适用性
3)加速了OS的开发过程
缺点：
1)模块及接口划分较困难
2)未区别共享资源和独占资源
3)由于管理的差异，使OS结构变得不够清晰
Linux（多用户、多任务OS）
)
4.分层式OS结构
(分层式OS结构是对模块化结构的一种改进，它按分层式结构设计的基本原则，将OS 划分为若干个层次，每一层都只能使用其底层所提供的功能和服务，从硬件开始，在其上面一层一层地自底向上增添相应功能的软件，这种OS结构称为分层式OS结构。
1)特点：
每一步设计都建立在可靠的基础上，结构更清晰
调试和验证更容易，正确性更高
)
5.现代操作系统结构
微内核的OS结构
(
进程–服务器进程–客户进程
1)微内核技术的主要思想:
在OS内核中只留下一些最基本的功能，而将其他服务分离出去，由工作在用户态下的进程来实现，形成所谓“客户/服务器”模式。客户进程可通过内核向服务器进程发送请求，以取OS的服务。
2)微内核:
精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。
微内核的基本功能
1)进程管理
2)存储器管理
3)进程通信管理
4)I/O设备管理]
特点:
1)小而精练
2)系统的灵活性和可扩充性好
3)系统的可靠性高
适用于分布式系统
windows 2000/XP、UNIX、嵌入式OS
)
UNIX系统
1.UNIX系统的发展
(UNIX系统是美国贝尔实验室的两名程序员K.Thompson和D.M.Ritchie为PDP-7机器所设计和实现的一个分时操作系统。
UNIX是目前世界上最成功、最流行的OS之一。)
2.UNIX系统的特性
1)开放性（系统遵循国际标准规范）
2)多用户、多任务环境
3)功能强大、实现高效
4)提供丰富的网络功能
5)支持多处理机的功能
3.UNIX系统的内核结构
这篇关于计算机系统之操作系统引论的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
