第一章作業系統概論
什麼是作業系統
作業系統的功能和主要特徵
作業系統的結構
作業系統的分類
多道程式設計的概念
什麼是作業系統?
作業系統是人與計算機之間的介面
作業系統是軟體與硬體的介面
作業系統可以：遮蔽細節、統一管理硬體、防止違法操作，使計算機的使用更加方便、簡單、高效…
作業系統是管理硬體的軟體…
「目錄」管理的是什麼硬體?
作業系統是管理檔案和其它軟體的軟體…
使用者發出命令誰來執行？
作業系統是解釋執行使用者命令的控制軟體…
作業系統是管理軟體和控制軟體
作業系統管理什麼？控制什麼?
管理所有硬體資源
馮諾依曼認為，計算機由五大部件組成:
輸入裝置、輸出裝置、儲存器、運算器、控制器
os需要管理cpu(運算器、控制器) 程序管理
os需要管理memory(記憶體) 記憶體管理
os需要管理disk(外存) 檔案系統
os需要管理i/o(輸入/輸出裝置) i/o系統
監控使用者對計算機的使用
eg.使用者按下ctrl+c時，該使用者的當前任務將被kill; 使用者寫乙個檔案時，os需檢查是否有許可權
作業系統提供介面
向使用者和應用軟體提供使用介面
eg.使用者輸入ls時，os需要將當前目錄下的檔案列出; 應用程式呼叫new()時，os需要分配記憶體
作業系統的定義
作業系統是計算機系統中的乙個系統軟體，它是這樣一些程式模組的集合——
它們管理和控制計算機系統中的硬體及軟體資源，合理的組織計算機的工作流程，以便有效地利用這些資源為使用者提供乙個功能強大、使用方便的工作環境，從而在計算機與使用者之間起到介面作用。
作業系統的功能和主要特徵
作業系統做什麼？
使用者告訴作業系統執行hello程式使用者介面
作業系統找到該程式，檢查其型別使用者介面
檔案系統找到儲存該程式的磁碟塊檔案管理、裝置管理
作業系統將該程式從磁碟上裝入記憶體，父程序建立乙個新的子程序，執行hello程式儲存管理、處理機管理
作業系統檢查字串的位置是否正確
作業系統找到字串被送往的裝置裝置管理
你在螢幕上看到hello world
作業系統的功能
處理機管理
儲存管理
檔案管理
裝置管理
使用者介面
作業系統的結構
程序管理、記憶體管理、檔案系統、io系統
這四個部分就能使作業系統運轉起來
四個基本部分的組合方式…
「微核心」式作業系統結構
壓縮核心: 將檔案系統、裝置驅動等部分從作業系統中移出…怎麼呼叫這些功能?
將檔案讀寫變成服務(c/s)，核心提供通訊
「虛擬機器」式作業系統結構
使用硬體最複雜的地方就是多個任務(程式)共同使用，從而互相影響
如果讓乙個程式獨佔整個機器，複雜度大幅降低
vm/370採用虛擬機器結構一台虛擬機器
作業系統的結構
整體或模組結構或強核心
分層結構或虛擬機器
客戶/伺服器模型或微核心結構
「作業系統做什麼」是動態變化的
作業系統的任務會隨環境而變化
如實時作業系統—任務響應需滿足一定的時限要求
某些場合要求很嚴格的時限，如飛彈控制
某些場合要求不能太久，如鍵盤響應
某些場合沒有時限要求，如屏保
作業系統的任務會隨時間而變化
moore定律表明: 裝置體積迅速變小、能力迅速增強
出現了嵌入式裝置和嵌入式作業系統
各部分的設計和實現也多種多樣
硬體在發展、應用在擴充套件，實現技術也得跟上
早期的計算機非常昂貴…(1948-1970)
計算機使用原則: 盡量讓計算機滿載
此時作業系統的典型特徵: 批處理(batch system)
各部分設計都以執行作業的數量的最大化為目標：如記憶體管理應盡量簡單
cpu盡量忙才能盡可能多的完成作業
但操作i/o裝置時cpu會等待很長時間(如讀作業)
處理辦法: 等待i/o裝置時cpu去執行別的作業
前提是記憶體中有多個作業: 多道程式
multics: 2023年開始開發，1969使用
多個程式「同時執行」需要程序排程、記憶體管理、磁碟儲存等多個部分的配合(作業系統大幅改變)
批處理作業系統使用在現在的大型機上
硬體不斷發展，越來越便宜
1970-1985，$1000能買乙個便宜的終端
使用者可以坐在終端裝置前思考問題了
此時計算機能響應使用者，典型特徵: 互動(interactive)
怎麼才能做到及時響應? 分時系統
將時間分成時間片。分時影響了程序排程和時鐘處理
分時作業系統也常使用在現在的帶有多個終端的大型機上(如銀行)
作業系統的分類
批處理作業系統（多道批處理）
分時作業系統
實時作業系統
嵌入式作業系統
個人計算機作業系統
網路作業系統
分布式作業系統
批處理作業系統
工作方式：
使用者將作業交給系統操作員
系統操作員將許多使用者的作業組
一批作業之後輸入到計算機中，在
系統中形成乙個自動轉接的連續的
作業流啟動作業系統
系統自動、依次執行每個作業
最後由操作員將作業結果交給使用者
典型的fms job 結構
批處理作業系統特點
多道： 系統中同時有多道作業，同時處於執行狀態。
成批處理：
使用者自己不能干預自己作業的執行，一旦發現作業錯誤不能及時改正，並延長開發軟體時間，所以適用於成熟的程式。
作業系統知識點
第一章作業系統引論 1 作業系統的概念 作業系統是配置在計算機硬體上的第一層軟體，是對硬體系統的首次擴充。它在計算機系統中佔據了特別重要的地位。2 作業系統的特徵 併發性 並行與併發 引入程序 引入執行緒 共享性 互斥共享方式 同時訪問方式 虛擬技術 時分復用技術 空分復用技術 非同步性 3 離線輸...
作業系統複習知識點
注 考試題目由選擇題 填空題 判斷題 簡答題 綜合題組成.第1章1.分時系統的定義 p10 2.分時系統的特徵 p11 3.實時與分時系統特徵的比較 p12 的基本特性 p14 p18 的主要功能 p18 p23 第2章1.程序實體的構成 p37 2.程序的3種狀態 p38 3.程序控制塊的作用 p...
作業系統原理知識總結
第一章作業系統的定義 作業系統是乙個大型的程式系統，它負責計算機的全部軟 硬體資源的分配 排程工作，控制協調多個任務的活動，實現資訊的訪問保護，並提供使用者介面，使使用者獲得良好的工作環境。作業系統的基本功能 儲存器管理功能 處理機管理功能 裝置管理功能和檔案管理功能。作業系統的特徵 併發特徵 共享...