1.操作系統的功能

操作系統的主要任務： （1）管理處理機 （2）存儲器管理（內存） （3）管理輸入/輸出設備（外設） （4）管理數據文件（文件） （5）提供接口服務

1.1 接口功能：

指操作系統為用戶提供的人機交互界面 (1)命令行：DOS、Unix；對于初學者很難入門 (2)圖形化戶用接口：Windows，懂不懂英語不重要，只要認識圖標就好了 (3)程序接口：基于系統調用的形式供用戶編程進行使用。如Windows API

1.2 處理機管理任務：

（1）進程控制：創建和撤銷進程以及控制進程的狀態轉換；進程的創建是由操作系統管理的，而不是由用戶操控。此外，進程一旦結束，需要操作系統及時進行回收，以釋放資源。 （2）進程同步：多道程序，多個進程在內存，他們不僅僅在競爭資源，也可能存在數據的通信，比如數據的計算進程和打印進程。所以多個進程應該在內存中協調（同步），并且互斥地訪問臨界資源【打印機就是特殊的臨界資源，比如多個進程同時應用打印機資源，輪流調用打印機明顯是不合理的；只能夠一個進程應用完，釋放后下一個進程才能夠使用】【亦或者兩個進程同時修改同一個變量，最明顯的就是柜臺和ATM客戶端同時修改存款的額度】，并協調執行進度。 （3）進程通信：進程間的信息交換【比如說發送郵件與接收郵件就不需要同步】 （4）進程調度：按照一定算法從進程就緒隊列中選出一個進程，把處理機分配給它，使之運行。

1.3 存儲器管理任務與功能：

（1）為多道程序的并發執行提供良好的環境【進程切換、數據存儲安全】；便于用戶使用存儲器【便于用戶實時修改大小】；提高存儲器的利用率【很重要的，如何讓進程駐留內存？分塊？分區？最關鍵的是不要浪費內存空間】；為盡量多的用戶提供足夠大的存儲空間【多進程在內存空間，多進程就是為了提高系統吞吐量，使盡量多的進程提供處理器資源】。

（2）功能：

內存分配：靜態分配【一次分配，不可以改動】；動態分配【進程即已分配的空間可以調整大小，相比較之下，比較靈活，但管理比較復雜，需要操作系統支持】；連續分配【簡單粗暴，但是存在零頭的問題】；非連續分配【對內存空間的利用率會更高，技術水平也更高】。

內存保護：數據【操作系統自身的數據、用戶的數據；要保證用戶不要非法修改系統數據，用戶之間不非法修改數據】。

地址映射：邏輯地址（0,1,2,3,....）映射到內存中的物理地址，方便處理機調用【非連續存儲在這里就會更加復雜】。

內容擴充：虛擬存儲技術，提高內存利用率。把一部分外存虛擬成系統內存。

1.4 設備管理任務與功能：

多道程序在內存會對資源進行競爭...

（1）為用戶程序分配I/O設備

（2）完成用戶程序請求的I/O操作

（3）提高處理機和I/O設備的利用率

（4）改善人機操作界面；比如磁盤磁帶看起來是不同的對象，但是我們希望操作系統把他們看成相同的對象，即提供統一的接口，友好地進行人機交互。

設備管理功能：緩沖管理【內存->緩存區->外存；解決了CPU的數據很快，但是輸入輸出設備的速度卻很慢】、設備分配【多進程對打印機資源的競爭】、設備管理（啟動設備、中斷處理）【申請輸出功能、管理功能等，中斷處理，保護現場，還原現場】、虛擬設備功能【虛擬內存、分時技術實際上及將CPU虛擬成多個處理機】、RAID技術【磁盤陣列技術，提高數據安全性，確保數據可以進行恢復】、磁盤調度【數據的先后處理等】

1.5 文件管理任務與功能：

（1）管理用戶文件【隱私性】和系統文件 （2）管理文件的存儲空間 （3）保證文件數據的安全【設置訪問權限】【修改文件建立時間、修改保存地址等】 （4）方便用戶使用文件【文件命名的要求，如早期的Windows只允許8個字符的文件名，很不方便，后來經過改進允許進行長字符進行命名】 任務： （1）文件目錄管理【不允許修改目錄，目錄中包含了文件的屬性，強制修改將會出現文件錯誤】【統一文件目錄一般不允許出現兩個同名同類文件】 （2）文件邏輯組織與訪問方式【文件：由若干個有關聯的數據構成；如何確定數據的組織形式，按時間？按屬性？等等，要看用戶的選擇】 （3）存儲空間的管理：文件的物理組織【文件在磁盤中是如何存儲的？一條一條的還是Block形式？文件如何存數到磁盤中的】、空閑磁盤空間的管理 （4）文件共享與安全【如何實現不同用戶間的文件進行共享，并且這些共享又是安全的？】

2.現代操作系統的特征及基本概念（具備基本概念）

2.1 特征：

（1）任務共行性：宏觀上，指系統中有多個任務同時運行；微觀上，指單處理機系統中的任務并發,即多個任務在單個處理機上交替運行;或多處理機系統中的任務并行,即多個任務在多個處理機上同時運行。 （2）資源共享性：宏觀上，指多個任務可以同時使用系統資源；微觀上，指多個任務可以交替互斥地使用系統中的某個資源。【例如：酷狗和愛奇藝同時競爭聲卡發聲資源，宏觀上聲卡被驅動同時播放歌聲和電影。微觀上，兩個進程在交替的使用聲卡資源】 （3）虛擬性：指將一個物理上的實體變為若干個邏輯上的對應物 。如，采用分時技術,將一臺處理機虛擬為若干臺處理機。還可以虛擬存儲、虛擬設備、虛擬通道、虛擬文件、虛擬用戶組以及虛擬網絡等。 （4）不確定性：程序執行結果不確定，程序不可再現【很嚴重！！！同一程序同一環境執行效果不同？？？進程之間互相干擾是不被允許的！！！】；多道程序環境下，進程以異步方式執行【進程A被終止，其他進程跟進，只影響進程執行的進度，而不干擾進程執行的結果】

2.2 基本概念：

多道程序設計技術：系統中允許多道程序同時準備運行，當正在運行的那道程序因為某種原因（比如等待輸入或輸出數據）暫時不能繼續運行時，系統將自動地啟動另一道程序運行；一旦原因消除（比如數據已經到達或數據已經輸出完畢），暫時停止運行的那道程序在將來某個時候還可以被系統重新啟動繼續運行。 引發的問題：（！資源利用率高、系統吞吐量大的代價！）?
（1）協調因爭奪處理機或者輸入/輸出設備而產生的沖突,解決同步、互斥和死鎖【兩個資源同時等待對方的資源而出現僵持現象】問題。 （2）防止各道程序之間的交叉和沖突,防止作業被有意無意地破壞【數據安全性問題】 （3）必須建立高效、可靠和方便的文件系統,有效地管理和存取系統中的軟件資源和輔存空間【單道共享性差，文件管理容易，多道程序設計大量應用共享性，必須對文件進行有效管理】

進程與線程：

（1）進程是指，程序的一次執行，包括可執行的程序、程序所需的數據和相關狀態信息。進程是擁有資源的最小實體,在傳統操作系統中，進程同時也是系統調度的最小單位。進程是一個動態的概念！

（2）線程是指，程序的一次相對獨立的運行過程；在現代操作系統中，線程是系統調度的最小單位。

作業：

? ? ? ? 計算機用戶在一次上機過程中要求計算機系統為其所做工作的集合；作業中的每項相對獨立的工作稱為作業步。通常，人們用一組命令來描述作業；其中，每個命令定義一個作業步【如一次程序調試過程中要一次次把顯示數據寫到顯示屏上】

虛擬存儲 ：

? ? ? ?為了能在有限的內存空間中運行更大、更多的進程（程序），可以將一部分磁盤空間虛擬為邏輯內存，使用戶感覺到一個比物理內存空間大得多的邏輯內存空間，即實際物理內存空間與虛擬的那部分邏輯內存空間的總和，統稱為虛擬內存空間。?

? ? ? ? 有了虛擬存儲技術，進程執行時，只需要預先在物理內存中裝入進程的一部分程序代碼和數據，進程即可開始執行。

? ? ? ?當需要的程序代碼和數據不在物理內存時，根據需要臨時裝入，而整個操作對用戶透明。

文件：

? ? ? ?文件是若干相關數據的集合，有的操作系統將程序、數據以及各種外部設備統統稱為文件。具有唯一的文件名，對文件的操作包括文件的建立、修改、刪除、重命名、設置訪問權限等。概括地說，文件就是命名了的字節流，它是現代操作系統對計算機系統中種類繁多的外部設備進行高度抽象的結果。

?3. 操作系統分類

根據操作系統在用戶界面的使用環境和功能特征的不同分類：批處理系統、分時系統和實時系統。

3.1 批處理操作系統：

? ? ? ?一批作業首先在外存上排成一個隊列；然后，由作業調度程序負責從該隊列中選取一個或多個作業進入內存，并分別為它們建立進程，使若干進程共享包括處理機、內存空間在內的系統資源，以提高資源利用率和系統吞吐量。?

批處理操作系統：優缺點：

（1）主要優點：多道程序由操作系統自動調度執行，大大降低了人工干預對系統性能的影響，資源利用率高，系統的吞吐量大。

（2）缺點：?交互性很差，修改和調式程序極其困難，增加了作業的平均周轉時間。作業在外存排隊，等待調度進入內存。進程在內存排隊，等待獲取所需的系統資源。?

3.2 分時操作系統：

提供了一個多用戶工作環境，一臺主機連接若干臺終端，每臺終端供一個用戶使用。用戶交互式地向系統提出聯機命令請求，系統接受所有用戶的命令，采用分時原則處理服務請求，再通過交互式終端顯示執行結果。?

3.3 實時操作系統：

能及時響應外部事件的請求，在規定的時間內完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協調一致地運行的操作系統。設計目標：對外部請求必須及時響應，在嚴格規定的時間內完成某事件，要求系統具有極高的可靠性和完整性。?

3.4 分布式操作系統?：

分布式系統是指多個處理機通過通信線路互連而構成的系統，系統的處理和控制功能分布在各個處理機上。配置在分布式系統上的操作系統稱為分布式操作系統，它負責分布式系統中的任務分配、資源管理等功能服務。

3.5?嵌入式操作系統：

運行在嵌入式系統環境中，對整個嵌入式系統以及它所操作、控制的各種部件裝置等資源進行協調、調度、指揮和控制的系統軟件。嵌入式操作系統在工業控制、軍事及民用設施中有著廣泛的應用前景。?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[OS复习]操作系统综述2的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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