操作系统
硬件与软件  好比  人的头颅与思想  OS ： 大脑的司令部
一，操作系统引论
二，进程管理
三，处理机的调度和死锁
四，存储器管理
五，设备管理
六，文件管理
第一章 计算机OS引论
1. 什么是OS?  操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源, 合理地对各类作业进行调度以方便用户使用的程序集合。
2. OS的目标   { *1*，方便性 *2*，有效性 3，可扩充性 4，开放性 }
 (1), 方便性 ： 硬件只识别 0 和 1 这样的机器代码。因此，用户要在计算机上运行自己所编写的程序，就必须用机器语言书写！
 (2), 有效性 ： 1), 资源忙,  而得到有效的利用
                2), 数据有序而节省存储空间。如何安排数据 ： 数据结构(专门的学科)
 (3), 可扩充性 : 适应硬件与网络发展要求, 应采用层次化结构
 (4), 开放性   : 遵循开放系统互连OSI国际标准是90年代计算机技术的核心问题。
OS的主要作用
1，用户与硬件系统的接口 {
* 软件接口，给用户提供三种方式 ： {
1，命令方式
2，系统调用方式 : OS 提供给用户一些 操作函数
3，图形，窗口方式
}
2，计算机四类资源的管理者
资源 ： 指的是硬件资源
1，处理机管理  (为各个进程分配处理机。。。)
2，存储器管理  (内存回收)
3，设备管理    (I/O设备)
4，文件管理    (文件的保护和共享)
OS的发展过程
1, 无操作系统的计算机系统
2，单道批处理系统 (50 年代) 
3，多道批处理系统 (60 年代)
4，分时系统 (60 年代)
5，实时系统 (60 年代)
通用OS  网络OS  分布式OS
  ENIAC 1946年第一台计算机   ： 啊！ 出现 OS 是多么的迫切呀！
单道批处理 OS ---> 一次只洗一件的全自动洗衣机！
过程 ： 一批作业以脱机方式输入到磁带上，在监督程序的控制下连续处理！
特征 ： {
1, 自动性  无人工干预                    -- ： 相对来说
2, 顺序性  按进入内存的先后执行          -- ： 先来先服务！程序很难体现合作！算是缺点ba!就先！
3, 单道性  内存中只保持一道作业          -- ： 资源利用率低
}
C语言，录入->编译->调试->编译->链接->出结果
  整个程序从内存到外存开始到计算机输出结果之为止，一个完整任务这样的过程称为作业！
 * 提高资源利用率迫切性 *
(1), " 摩尔定律图表 "
`   (2), 每隔18个月，芯片增加一倍
(3), 硬件飞速发展
多道批处理系统
 * 多道 ： 内存中同时存放多个相互独立的程序。
 * 多道技术是共享的基础  
 多道批处理特征
  1*, 多道性  内存中有多道程序，可并发执行
  2*, 无序性  完成时间与进入内存先后无关！
  3*, 调度性  作业从提交到完成经两次调度
  (1), 作业调度  外存 -> 内存 (选多个)
  (2), 进程调度  分配处理机 (选 1 个)
 多道批处理优缺点
1* 资源利用率高
2* 系统吞吐量大
吞吐量 ： 单位时间内完成的总工作量
原因 : (1) 资源忙 (2) 完成或运行不下去时才切换
3* 平均周转时间长 {
作业周转时间 ： 从作业进入系统开始到完成并退出系统经历的时间。
通常几小时，甚至几天。
}
4* 无交互能力 {
修改和调试极不方便 (全自动洗衣机，开弓没有回头箭)
}
分时系统 [UNIX]
 * 定义 ： 一台主机上连接了多个终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。
 * 产生动力 ：
  1, 人-机交互。 (边运行边调试)
  2, 共享主机。 (设备昂贵)
  3, 便于用户上机 (在终端上输入控制)
  
  IBM 在 1981 年生产的第一台计算机 IBMPC_XT
 分时系统特征
  1* 多路性  即同时性，宏观上同时微观上轮流。
  2* 独立性  每个用户感觉独占主机。
  3* 及时性  较短时间响应 (2~3秒)
  4* 交互性 
实时系统
* 实时 ： 及时响应外部事件请求
* 应用需求 : 
(1), 实时控制 ：工业生产，武器控制飞机的自动驾驶等。
(2), 实时信息处理 ： 
如 ： 订票系统 
总结特征 ： OS的基本特征
1* 并发性 (最重要的特征)
2* 共享性 3* 虚拟性 4* 异步性
并行性 ： 略
并发性 ： 多个事件在同一时间间隔内发生。


单处理机系统 ： 宏观并发微观串行。
多处理机系统可能有并行！


两种资源共享方式
（1）互斥共享方式     对临界资源的访问  *临界资源，如：  [一次只允许一个进程访问的资源   如 ： 火车上的厕所]
        打印机等硬件；栈、变量、表格等软件
（2）同时访问方式 [火车，教室]
   多个进程同时访问的资源，如：磁盘、重入码写的文件。
操作系统两个最基本的特征：并发和共享 
 虚拟 : 通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。
如：虚拟处理器、虚拟内存等。  虚拟内存！
异步性：进程以不可预知的速度向前推进。


操作系统的五大功能
资源管理 {
1.处理机管理（硬件）
2.存储器管理（硬件）
3.设备管理（硬件）
4.文件管理（软件）
}
5.用户接口 {
1* 命令接口 {
联机用户接口
脱机用户接口


联机用户接口  {可以相互交互 什么计算机都有}
适用：几乎所有计算机的操作系统中。
组成：命令+终端处理程序+命令解释程序
过程：
    用户在键盘上输入命令；
    终端处理程序接收命令并显示在屏幕上；
    命令解释程序解释并执行该命令。
联机命令举例：
UNIX:  login; logout；
DOS:   copy; format;
命令解释程序：操作系统的最高层，如：
      MS-DOS:COMMAND.COM
        UNIX:     Shell.       
  脱机用户接口 {
  适用：批处理系统。又称批处理用户接口
组成：JCL+作业说明书+命令解释程序
JCL：作业控制语言 
过程：   用户把对作业的控制用JCL写在作业说明书上，命令解释程序按照作业说明书解释并执行。
}
2* 程序接口 {
目的：为用户程序访问系统资源而设置。
组成：一组系统调用
系统调用：一个系统调用是一个能完成特定功能的子程序。
系统调用过程(略)
}
3* 图形接口
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操作系统的结构设计