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《計算機作業系統》學習筆記(一)---作業系統引論

一、作業系統的作用有三:

   1、OS作為使用者與計算機硬體系統之間的接口

《計算機作業系統》學習筆記(一)---作業系統引論

   2、OS作為計算機系統資源的管理者

      計算機系統資源可分為四類:

     (1)處理器

     (2)儲存器

     (3)I/O裝置

     (4)資訊(資料和程式)

     OS的主要功能就是針對這四類資源進行有效管理,分别對應着:

     (1)程序管理

     (2)存儲器管理

     (3)裝置管理

     (4)檔案管理

   3、OS用作擴充機器

      通常把覆寫了軟體的機器稱為擴充機或虛拟機,當人們為裸機覆寫上包含若幹層次的OS之後,即可獲得一台功能顯著增強的多層擴充機器或多層虛拟機。

二、作業系統的種類有四:

   1、脫機(Off-Line)I/O方式的人工操作方式

      程式和資料的輸入輸出都是在外圍機的控制下完成,它們是脫離主機的情況下進行的,故稱為脫機輸入/輸出方式,反之,主機直接控制下進行輸入/輸出的方式稱為聯機(On-Line)輸入/輸出。其實磁盤在這裡起着緩沖區的作用。

《計算機作業系統》學習筆記(一)---作業系統引論

   2、單道批處理系統

      把一批作業以脫機方式輸入到錄音帶(磁盤)上,計算機系統自動地一個作業一個作業順序地進行處理,直到錄音帶(磁盤)上的作業全部完成。其特征為:自動性、順序性、單道性。

   3、多道批處理系統

      一個作業一般都會用到(CPU)和(記憶體以及I/O裝置),但隻能在一個時刻使用(CPU)和(記憶體以及I/O裝置)其中的一個,是以降低了(CPU)和 (記憶體以及I/O裝置)的使用率,多道批處理系統即讓多個作業交叉使用(CPU)和(記憶體以及I/O裝置)。比如:A用(CPU)時,B正在用(記憶體以及 I/O裝置),A用(記憶體以及I/O裝置)時,B正在用(CPU)。這樣(CPU)和(記憶體以及I/O裝置)在每個時刻都有作業在用它,進而提高了 (CPU)和(記憶體以及I/O裝置)的使用率,增加了系統的吞吐量。

      其特征為:多道性、無序性、排程性。

      優點為:資源使用率高、系統吞吐量大。

      缺點為:平均周轉時間長、無互動能力。(凡是批處理系統,其周轉時間都很長,因為作業要排隊)

   4、分時系統

      分時系統是指在一台主機上連接配接多個帶有顯示器和鍵盤的終端,同時允許多個使用者通過自己的終端,以互動方式使用計算機,共享主機中的資源。

      分時系統:首先要能夠及時接受使用者要求,即作業要放在記憶體上,不能放在外存上,作業在外存中不能運作

                        其次要能夠及時處理使用者指令,即每個作業系統都會為它配置設定固定的時間片,用完之後就輪到其他作業運作了,得等待下一次

      其特征為:多路性、獨立性、及時性、互動性。

   5、實時系統

      主要應用于實時控制,如:火炮的自動控制系統、飛機的自動駕駛系統以及×××的制導系統;和實時資訊處理,如:飛機或火車的訂票系統、情報檢索系統

      實時系統與分時系統的特征比較:

      (1)多路性:分時系統為(系統)等待(終端使用者)請求,然後為該終端使用者提供服務;而實時系統為(系統)自動對(多路)的現場資訊采集,然後為多路提供服務;

      (2)獨立性:分時系統為多個(終端使用者)向(主機)提出服務請求,獨立操作,互不幹擾;而實時系統為(主機)對(多路)進行資訊采集和對象控制,互不幹擾;

      (3)及時性:實時系統比分時系統的及時性更高;

      (4)互動性:分時系統為(系統)為(終端使用者)提供資料處理服務、資源共享服務等;而實時系統為(系統)隻能為(多路)提供某些特定的專用服務程式;

      (5)可靠性:實時系統比分時系統的可靠性更高;

三、作業系統的基本特性有四:

   1、并發:

      并行性與并發性的差別:并行性是指兩個或多個時間在同一時刻發生,而并發行是指兩個或多個時間在同一時間間隔内發生;

   2、共享:

      分互斥共享和同時通路兩種方式;

      互斥共享:隻能等一個用完再到下一個用

      同時通路:可以交叉着使用,即可以并發

   3、虛拟:

      所謂虛拟,是指通過某種技術把一個實體實體變為若幹個邏輯上的對應物(如:隻有一個實體CPU,通過虛拟處理機技術将其虛拟成多個邏輯CPU,從使用者的角 度看,感覺是多個CPU在使用,實際上還是那一個實體CPU在使用,隻是使用者察覺不出來而已)。而用于實作虛拟的技術,稱為虛拟技術。

      有虛拟處理機技術,虛拟存儲器技術和虛拟裝置技術。

   4、異步性:

      多個程序并發執行時,一般都是交叉使用計算機中的某一個資源的,是以大多數程序通常不是“一氣呵成”,而是以“停停走走”的方式運作,有可能最後進入的作業最先完成,是以程序是以人們不可預知的方向向前推進,此則程序的異步性。

四、作業系統的結構設計

   1、傳通作業系統結構包括:無結構作業系統、子產品化OS結構、分層式OS結構

   2、先進作業系統結構包括:微核心結構

      微核心OS結構能有效地支援多處理機運作,非常适用于分布式系統環境。所謂微核心技術,是指精心設計的、能實作現代OS核心功能的小型核心,它與一般的 OS不同,它更小更精煉,它不僅運作在核心态,而且開機後常駐記憶體,它不會因記憶體緊張而被換出記憶體。微核心并非是一個完整的OS,而隻是為建構通用OS提 供一個重要基礎。

      微核心的基本功能:

      (1)程序管理

      (2)存儲器管理

      (3)程序通信管理

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