「電腦科學基礎」第二章 作業系統
作業系統
作業系統基礎
作業系統概述
作業系統是控制和管理計算機系統中所有軟硬體資源,為使用者提供良好地使用計算機環境的一組程式.是計算機硬體和軟體的介面程式,是計算機系統的大腦.
實現在不同環境下為不同應用目的提供不同形式和不同效率的資源管理,以滿足不同使用者的操作需求
- 直接執行在計算機硬體上,計算機硬體上的第一層軟體
- 對計算機硬體功能的第一次擴充
- 所有軟體都是在作業系統的支援下才能執行,各種型別的計算機都必須配置的軟體
- 管理計算機硬體與軟體資源
- 為使用者提供便捷使用計算機的的計算機程式集合
作業系統的結構和核心概念
UNIX作業系統層次結構(自頂向下):
- Shell解釋程式
- 應用層
- 系統呼叫
- 核心層(核心)
- 硬體層(裸機)
核心
常駐記憶體
負責操縱硬體
使用者介面(外殼)
為使用者使用計算機提供使用者介面
作業系統的分類
常見的作業系統:
- Windows
- Windows Server
- UNIX
- Linux
- Mac OS X
- Android
- iOS
- Windows Phone
批處理作業系統
系統操作員將使用者交來的作業形成一批作業輸入計算機,在系統中形成一個自動轉接的連續的作業流
使用者不直接操作計算機(是一個缺點)
分時作業系統
將CPU時間劃分成若干片段,稱為時間片
主機採用時間片輪轉方式進行處理
實時作業系統
計算機能及時響應外部事件的請求,在嚴格規定的時間內完成對該事件的處理
網路作業系統
在各種計算機作業系統上按網路體系結構協議標準開發的系統軟體
分散式作業系統
多臺計算機通過網路連線在一起而組成的系統,系統中任意兩臺計算機之間可以通過遠端呼叫交換資訊,資源供所有使用者共享
嵌入式作業系統
執行在嵌入式智慧晶片中
作業系統的功能
管家(管理軟硬體資源)和服務生(提供使用者與計算機的互動介面)
作業系統可看成抽象機器,隱藏底層硬體細節,提供應用和服務的公共介面
裝置管理
向用戶提供標準的外部裝置介面(如USB介面)
充分利用中斷技術、通道技術和緩衝技術,以提高裝置的利用率,提高CPU和外部裝置之間並行工作的能力
在CPU和外部裝置之間設定緩衝區解決速度差異,對緩衝區實行有效控制盒管理
把所需裝置分配給申請者
儲存管理
對要執行的程式分配記憶體空間
在硬碟分配一塊空間作為虛擬記憶體以擴大記憶體容量
儲存指令控制
計算機的基本能力：
- 能夠儲存程式
- 能夠自動地執行程式
儲存原理:
程式輸入計算機中,執行之前必須首先裝入記憶體
程式控制:
CPU負責從記憶體中逐條取出指令分析識別執行,從而完成一條指令的執行週期
程式區域性性原理
內容:
- 某儲存單元被使用後,其相鄰的儲存單元也可能很快被使用
- 最近訪問過的程式程式碼和資料可能很快又被訪問
意義:
- 程式在執行時可部分裝入主存
- 主存容量越大,CPU執行速度越快
程序管理(處理器管理)
程序是指正在執行的程式,是程式的一次執行過程,是系統進行資源分配和排程的一個獨立單位
程序可通過工作管理員進行監控
與程式的區別:
- 程序動態(暫時),程式靜態(永久)
- 程式每次執行構成不同的程序,一個程式可以對應多個程序
特徵：
動態性
有生命週期
由建立而產生、由排程而執行、因等待而暫停、因完成而消亡
獨立性
系統進行資源分配和排程的一個獨立單位
併發性
為了增強計算機處理能力和提高資源利用率所採用的一種同時操作技術
非同步性(不可再現性)
每一個程序都以自己獨立的、不可預知的速度進展
檔案管理
檔案是指儲存於計算機中,具有符號名的、在邏輯上具有完整意義的一組相關資訊項的集合
按名存取
檔案結構為樹形結構