【校課筆記】操作系統

來自專欄一隻怪猴的的研究報告

前言

操作系統是指方便用戶管理計算機軟硬體資源的系統軟體（就像一個政府）。

好系統：公平、高效、穩定、安全

五大功能：

• 處理機管理（進程管理）
• 存儲器管理
• 設備管理
• 文件管理
• 介面管理

系統分類：

• 批處理系統
• 分時系統
• 實時系統
• 網路系統
• 分散式系統

第一章 概述

計算機系統資源：

• 軟體資源：
• 系統軟體（操作系統軟體、編譯系統軟體；資料庫系統軟體等實用程序）
• 應用軟體
• 硬體
• 處理機（CPU）
• 內存（條）
• 外部I/O設備
• BUS

操作系統所處位置：

操作系統的基本目標：

• 方便性
• 有效性（資源有效性、執行有效性）
• 可擴充性
• 開放性

什麼是操作系統（三個基本觀點）？

• 用戶環境觀點（介面）
• 虛擬機器觀點（操作環境）
• 資源管理觀點（管理者）

操作系統的形成與發展：

推動力：

• 不斷提高計算機的資源利用率
• 方便用戶
• 器件的更新換代
• 計算機體系結構的不斷發展
• 不斷提出新的應用需要

人工操作方式：

• 特點：
• 用戶獨佔全機
• CPU等待人工操作
• 獨佔性
• 串列性
• 缺點：
• 計算機的有效機時嚴重浪費（人機矛盾）
• 效率低

離線I/O方式：

程序和數據的輸入輸出都是在外圍機的控制下完成的（在脫離主機的情況下進行的）

優點：

• 減少了CPU的空閑時間
• 提高了I/O速度

單道批處理系統：

目的：提高機器的利用率

關鍵詞：離線方式、監督程序、保持一道作業

缺點：系統中的資源得不到充分的利用

多道批處理系統：

目的：進一步提高資源的利用率和系統的吞吐量

特點：

• 多道
• 成批處理
• 無序性
• 調度性

優點：

• 資源利用率高
• 系統吞吐量大

缺點：

• 平均周轉時間長
• 無交互能力

需要解決的問題：

• 處理機爭用問題
• 內存分配和保護問題
• I/O設備分配問題
• 文件的組織和管理問題
• 作業管理問題
• 用戶與系統的介面問題

分時系統：

目的：滿足用戶對人-機交互的需求

所做的兩件事：

1. 及時接收
2. 及時處理（作業直接進入內存、採用時間片輪轉方式）

特徵：

• 多路性
• 獨立性（「獨佔」性）
• 及時性
• 交互性

實時系統：

最主要特徵：將時間作為關鍵參數，對所接收到的某些信號做出「及時」或「實時」的反應

常見的實時系統：

• 工業（武器）控制系統
• 信息查詢系統
• 多媒體系統
• 嵌入式系統

實時任務的類型：

1. 周期性實時任務和非周期性實時任務
2. 硬實時任務和軟實時任務

與分時系統特徵的比較：

1. 多路性：多路現場信息採集或多個控制VS為多個終端用戶服務
2. 獨立性：信息採集和對象控制互不干擾VS各個終端互不干擾
3. 及時性：由要求的截止時間確定VS用戶滿意舒適度
4. 交互性：某些特定的專用服務程序或命令VS提供數據、資源共享
5. 可靠性：系統高度可靠VS系統可靠

操作系統的基本特徵：

• 並發
• 共享
• 虛擬
• 非同步

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