操作系统概述

博主： Xherlock
发布时间：2022 年 03 月 13 日
782 次浏览
暂无评论
2082字数
分类：操作系统

# 操作系统概述

## 目标和功能

操作系统是控制应用执行的程序，是应用程序和计算机硬件间的接口

目标：方便；有效；扩展能力（evolve）

提供服务：

* 程序开发
* 程序运行
* I/O设备访问
* 文件访问控制
* 系统访问
* 错误检测和响应
* 记账

典型计算机系统中的重要接口

* ISA，Instruction set architecture指令系统体系结构
* ABI，Application binary interface应用程序二进制接口
* API，Application programming interface应用程序编程接口

操作系统不断发展原因：

* 硬件升级和新型硬件的出现
* 新的服务
* 纠正错误

## 操作系统的发展史

### 串行处理（serial processing）

**1940s后期~1950s中期，程序员需直接与计算机硬件打交道，不存在操作系统**，必须顺序访问计算机

问题：调度scheduling（闲置或强制停止）；准备时间set-up time（发生错误得重新开始）

### 简单批处理系统（simple bash system）

使用监控程序（monitor）软件，用户不再直接访问机器，而是将作业交给计算机操作员，由其将整个批作业放在输入设备，供监控程序使用。每个程序完成处理后返回到监控程序，同时监控程序自动加载下一个程序

JCL，job control language作业控制语言：一种特殊类型的程序设计语言，用于为监控程序提供指令

其他硬件：

* 内存保护：不允许改变包含监控程序的内存区域
* 定时器：防止一个作业独占（monopolizing）系统，定时，时间到就停止用户程序，交还控制权给监控程序
* 特权指令：部分机器指令只能被监控程序执行（eg：I/O指令）
* 中断：使得操作系统让用户程序放弃控制权或从用户程序获得控制权时，具有更大的灵活性

用户程序以**用户模式**（user mode）执行，部分内存区域被保护且不能执行特权指令

监控程序以**系统态或内核模式**（kernel mode）执行，不仅可以访问受保护区域，还可以执行特权指令

### 多道批处理系统（multi-programmed bash system）

尽管简单批处理拥有了自动作业序列，由于输入来自磁盘读取较慢，以及用户作业在I/O中断过程中，处理器仍然经常处于等待状态，为了进一步提高处于理器的利用率，人们将多道作业同时加载到内存，当有作业由于中断阻塞时，处理器读取另一个作业运行，产生了多道批处理操作系统

比单道程序设计系统复杂，待运行的多个作业必须保留在内存中，需要内存管理（memory management），并需要某种算法决定处理器运行哪个作业

### 分时系统（time-sharing system）

对于一些作业如事务处理，需要直接与计算机进行交互；对于多道程序设计，如果可以处理多个交互作业，**多个用户分享处理器时间**，该技术称为分时，主要是为了**减少响应时间**

第一个分时系统是MIT开发的CTSS

## 主要成就

操作系统开发中的4个重要理论进展

* 进程
* 信息保护和安全
* 内存管理
* 调度和资源管理

### 进程

1960s提出

推动进程概念发展：多道程序批处理操作，分时和实时事务系统

**设计OS的困难：**

* 错误的同步，improper synchronization
* 互斥失败，failed mutual exclusion
* 不确定的程序操作，nondeterminate program operation
* 死锁，deadlocks

**进程的组成**

* 一段可执行的程序
* 程序所需要的相关数据
* 程序的执行上下文（execution context，也称进程状态process state）

![image-20220311175840704.png](http://xherlock.top/usr/uploads/2022/03/2701283864.png)

### 内存管理

**OS的存储器管理职责**

* 进程隔离，process isolation
* 自动分配和管理，automatic allocation and management
* 模块化程序设计，support of modular programming
* 保护和访问控制，protection and access control
* 长期存储，long-term storage

**VM，virtual memory虚拟内存**

最后修改：2022 年 03 月 13 日

如果觉得我的文章对你有用，请随意赞赏

发表评论取消回复

评论 *

私密评论

名称 *

🎲

邮箱 *

地址

Reverse（十一）
浏览次数: 2629
Win11新机鼓捣记录
浏览次数: 2382
栈~数制转换
浏览次数: 1604
C++学习
浏览次数: 1603
Python实现文件管理系统（重命名和删除）
浏览次数: 1575

顶点软件
你写得非常清晰明了，让我很容易理解你的观点。
mars
博主你好，请问怎么知道的alloc函数属于Buffer下的方法...
lj
该评论仅登录用户及评论双方可见
Mr.Guan
:@(赞一个)
Typecho
欢迎加入 Typecho 大家族

计算机网络和因特网（二）
浏览次数: 875
为数据快速添加引号
浏览次数: 777
密码学概述
浏览次数: 825
数据库学习（二）
浏览次数: 730
输入/输出和存储系统
浏览次数: 852

操作系统概述

Xherlock • 2022 年 03 月 13 日

# 操作系统概述

## 目标和功能

操作系统是控制应用执行的程序，是应用程序和计算机硬件间的接口

目标：方便；有效；扩展能力（evolve）

提供服务：

* 程序开发
* 程序运行
* I/O设备访问
* 文件访问控制
* 系统访问
* 错误检测和响应
* 记账

典型计算机系统中的重要接口

* ISA，Instruction set architecture指令系统体系结构
* ABI，Application binary interface应用程序二进制接口
* API，Application programming interface应用程序编程接口

操作系统不断发展原因：

* 硬件升级和新型硬件的出现
* 新的服务
* 纠正错误

## 操作系统的发展史

### 串行处理（serial processing）

**1940s后期~1950s中期，程序员需直接与计算机硬件打交道，不存在操作系统**，必须顺序访问计算机

问题：调度scheduling（闲置或强制停止）；准备时间set-up time（发生错误得重新开始）

### 简单批处理系统（simple bash system）

JCL，job control language作业控制语言：一种特殊类型的程序设计语言，用于为监控程序提供指令

其他硬件：

用户程序以**用户模式**（user mode）执行，部分内存区域被保护且不能执行特权指令

监控程序以**系统态或内核模式**（kernel mode）执行，不仅可以访问受保护区域，还可以执行特权指令

### 多道批处理系统（multi-programmed bash system）

比单道程序设计系统复杂，待运行的多个作业必须保留在内存中，需要内存管理（memory management），并需要某种算法决定处理器运行哪个作业

### 分时系统（time-sharing system）

第一个分时系统是MIT开发的CTSS

## 主要成就

操作系统开发中的4个重要理论进展

* 进程
* 信息保护和安全
* 内存管理
* 调度和资源管理

### 进程

1960s提出

推动进程概念发展：多道程序批处理操作，分时和实时事务系统

**设计OS的困难：**

* 错误的同步，improper synchronization
* 互斥失败，failed mutual exclusion
* 不确定的程序操作，nondeterminate program operation
* 死锁，deadlocks

**进程的组成**

* 一段可执行的程序
* 程序所需要的相关数据
* 程序的执行上下文（execution context，也称进程状态process state）

![image-20220311175840704.png](http://xherlock.top/usr/uploads/2022/03/2701283864.png)

### 内存管理

**OS的存储器管理职责**

**VM，virtual memory虚拟内存**

发表评论 取消回复

操作系统概述

发表评论取消回复