操作系统的概念、功能、目标

章节知识点大纲：

概念

操作系统（OS）：

• 是指控制和管理整个计算机系统的硬件 和 软件 资源， 并合理地组织调动计算机地工作和资源地分配；
• 是以给提供给用户和其他软件方便地接口和环境；
• 他是计算机系统中最基本地系统软件

目标、功能 ： 系统资源的管理者

功能一： 处理器管理

功能二： 存储器管理

功能三： 文件管理

功能四： 设备管理

目标： 安全 、 高效

封装思想， 将一些复杂的功能封装称为一个简单的接口， 用户直接调用这些接口即可。

给用户使用的三种命令接口

1. 联机命令接口 = 交互式命令接口 (win + R )的那个 ： 用户说一个系统做一个
2. 脱机命令接口 = 批处理命令接口 ( *.bat 随便打开一个就知道了) ： 用户说一推 ，系统再执行
3. GUI: 图形化用户接口

给程序员使用的命令接口

1. 系统调用（也叫广义指令）： 也就是程序员 通过高级语言编写程序 来进行系统调用

操作系统对硬件的拓展：

将cpu、内存、磁盘、显示器、鼠标等硬件合理的组合起来， 让各个硬件能够相互协调配合， 实现更多更复杂的功能

案例 ： 用QQ 和朋友使用聊天

1. 找到QQ的安装位置

找存储位置

1. 双击打开qq

把程序相关数据 放入内存中

1. qq开始运行

对应的进程正在被CPU处理 （只有将程序放入CPU ，他才能被cpu处理）

1. 开始视频聊天

将需要的设备分配给进程

四个基本特征：

特征一： 并发：

指两个或者多个事件再同一时间间隔内发生。 这些事件宏观上是同时发生的 ，但在微观上是交替发生的。

并行：

两个或者多个事件再同一时刻同时发生

注意点：

单核cpu同一时刻只能执行一个程序， 各个程序只能并发的执行

多个cpu同一时刻可以同时执行多个程序， 多个程序可以并行执行

特征二： 共享

即资源共享， 是指系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程同时使用

两种资源共享的方式

• 互斥共享方式

系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用， 但是一个时间段内只允许一个进程访问该资源

• 同时共享方式

系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进行“同时”对他们进行访问

特征三： 虚拟

就是指把一个物理上的实体变成若干个逻辑上的对应物。 物理实体 是实际存在的 ，而逻辑上对应物 是用户感受到的。

没有并发性。 虚拟性就没有意义

特征四： 异步

是指多道程序下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限， 进程的执行不是一贯到底的， 而是走走停停， 已不可预知的速度向前推进， 这就是进程的异步性。

四者之间的关系 ：

没有并发 和共享 就谈不上虚拟和异步， 因此并发和共享是操作系统的两个最基本的特征。

操作系统的发展思维图

操作系统的运行机制（怎么运行的）

• 普通程序员写的是‘应用程序’
• 微软、苹果等公司他们的人负责实现操作系统的， 他们写的是‘内核程序’

一个操作系统， 只需要一个内核就足够了。 （Docker –> 仅需要一个Linux的内核）

还有的就是图形化界面不在内核中。

CPU有两种状态

• 用户态（目态）

此时正在运行的是应用程序， 此时只能执行非特权指令。

• 内核态（管态）

此时正在执行的是 内核程序， 此时可以执行特权指令。

状态的转变就是我们计算机组成原理中的 程序状态字寄存器（PSW）