1.1操作系统概论

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1、1.1操作系统概观1.2操作系统的形成和发展1.3操作系统的基本服务和用户接口1.4操作系统结构和运行模型第1章操作系统概论1主要内容：操作系统的定义和目标操作系统的资源管理技术操作系统的作用与功能操作系统的主要特性1.1操作系统概观2操作系统（OperatingSystem，简称OS）是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务、合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。一、操作系统的定义3方便用户使用：OS提供了用户与计算机硬件之间的友善接口。OS向用户提供

2、的应用接口要远远地简单于硬件向用户提供的接口。若只有硬件，则用户使用不便。扩充机器功能：OS作为软件赋予了计算机系统以比计算机硬件更强大的功能。没有OS，只有硬件的计算机难以展现出强大的功能。管理各类资源：OS代替人来管理计算机系统软硬件资源。慢速的人工操作管理高速的系统硬件资源及庞大的软件资源将会耗费大量的时间且极易出错，甚至难以实现这种管理。提高系统效率：OS代替人实现了对计算机的自动化管理。构筑开放环境：开放环境的含义：遵循有关国际标准；支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移

3、植性和可互操作性。二、配置操作系统的目标4计算机系统硬件：包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等基本部分软件：包括系统软件和应用软件，操作系统是最重要的系统软件操作系统在计算机系统中的位置5计算机系统可看作一个层式结构：…用户1用户2用户3用户4用户n财务系统航空订票上网浏览电子商务科学计算（应用程序）编译程序汇编程序编辑程序数据库（系统程序）操作系统计算机硬件……6计算机硬件层是操作系统赖以工作的基础，也是操作系统设计者可以使用的功能和资源。操作系统层对硬件作扩充和改造，提供了操作系统接口，为编译程

4、序、编辑程序、数据库系统等的设计者提供有力支撑。操作系统还要做资源的调度和分配，信息的存取和保护，并发活动的协调和控制等许多工作。系统程序层建立在操作系统改造和扩充过的机器上，提供扩展指令集，实现各种语言处理程序、数据库管理系统和其他系统程序。提供种类繁多的实用程序，如连接装配程序、库管理程序、诊断排错程序、分类/合并程序等供用户使用。应用程序层解决用户不同的应用问题，应用程序开发者借助程序设计语言来表达应用问题，开发各种应用程序，操作系统和硬件组成了一个运行平台，其他软件都运行在这个平台上。7硬件操作系统

5、操作系统虚拟机系统程序应用程序用户8资源管理（1）资源复用空分复用共享时分复用共享（2）资源虚化（3）资源抽象（4）组合使用抽象和虚化技术1.1.2操作系统的资源管理技术92.操作系统中的基础抽象——进程、虚存和文件（1）进程抽象（2）虚存抽象（3）文件抽象（4）其他资源抽象103.虚拟计算机（1）操作系统虚拟机虚处理器是物理处理器实现虚拟主存是物理主存利用虚拟存储技术提供磁盘抽象成文件外部设备也被抽象成命名文件综上所述，虚拟机是操作系统通过共享硬件资源的方式方式来实现的，它定义进程运行的逻辑计算环境。11

6、（2）在现代操作系统中，用户使用的是虚拟计算机，它是操作系统使用物理计算机仿真而来的计算机。虚拟计算机由四个基本组成部分，每一部分都是物理资源通过复用或者虚化而得到的产物。操作系统覆盖在硬件上，形成了操作系统虚拟机：虚处理器虚拟主存磁盘抽象为文件设备也出抽象为文件虚拟机是由操作系统通过共享硬件资源的方式来实现的，它定义进程运行的逻辑计算环境。每一个进程都运行在一台虚拟机上，它独占这台虚拟机。真实的物理计算机只有一个，而虚拟机可以有多个。每一个进程都对应一台虚拟机。12虚拟计算机由四个基本部分组成：虚处理器虚

7、处理器没有中断每个进程都有自己的虚处理器虚处理器提供功能更强的指令系统（非特权指令和系统调用组成）虚拟主存虚拟辅存虚拟设备13操作系统的作用主要表现在三个方面：OS作为用户接口和服务提供者：用户通过OS操纵计算机系统，而不是人工直接操纵计算机硬件。OS能够帮助用户快速、高效、安全、可靠地使用计算机。2.OS作为扩展计算机或者虚拟计算机：OS作为软件覆盖在裸机硬件上，将硬件的复杂性与用户隔离开来。软件赋予了计算机以强大的功能，这种强大的功能不是计算机硬件本身直接具有的，离开了软件的支持，这种功能将不复存在（是

8、虚的），所以可以将OS和硬件共同组成的一个有机整体看作一个相对于硬件的虚拟计算机。有时，同样的功能既可用硬件模块来实现，又可用软件模块来实现，它们对外表现出相同的功能，然而，这种功能所基于的硬件基础却并不相同，一种是硬件真实具有的功能，一种是软件模拟出来的功能。不仅可以在硬件上覆盖上软件来构成虚拟计算机，也可以在软件层上再覆盖层层软件构成功能更强大的虚拟计算机。四、操作系统的作用14在某种意义上，也可以说，操作系