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操作系统接口

  • 命令方式。
    这是指由OS提供了一组联机命令(语言)， 用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
  • 系统调用方式。
    OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。
  • 图形、窗口方式。
    用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。

OS系统资源管理者

  • 管理对象：
    处理器、存储器、 I/O设备以及信息(数据和程序)。
  • 管理的内容：
    处理机管理， 用于分配和控制处理机；
    存储器管理，主要负责内存的分配与回收；
    I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵；
    文件管理，负责文件的存取、共享和保护。

单道批处理系统的特征：自动性，顺序性，单道性。

多道批处理系统的特征：
多道性：内存中同时存放几个作业；宏观上并行运行（都处于运行状态，但都未运行完），微观上串行运行（各作业交替使用CPU）
无序性：各作业的完成顺序和进入内存顺序无对应关系
调度性：作业调度和进程调度

分时系统的特征：多路性，独立性，及时性，交互性。

实时系统的特征:多路性，独立性，及时性，交互性,可靠性。

操作系统基本特性

  • 并发
    并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。最基础，最重要。

  • 共享
    在操作系统环境下，所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。由于资源属性的不同，进程对资源共享的方式也不同，目前主要有以下两种资源共享方式。

    1. 互斥共享方式
      系统中的某些资源的使用应该加以管理，为使结果不致造成混淆，应规定在一段时间内只允许一个进程(线程)访问该资源。
      当一个进程A要访问某资源时，必须先提出请求，如此时该资源空闲，系统便可将之分配给请求进程A使用， 此后若再有其它进程也要访问该资源时(只要A未用完)则必须等待。 仅当A进程访问完并释放该资源后，才允许另一进程对该资源进行访问。我们把这种资源共享方式称为互斥式共享。
      计算机系统中的大多数物理设备，以及某些软件中所用的栈、变量和表格，都属于临界资源，它们要求被互斥地共享。
    2. 同时访问方式
      系统中还有另一类资源，允许在一段时间内由多个进程“同时”对它们进行访问。这里所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问。典型的可供多个进程“同时”访问的资源是磁盘设备。
      并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，它们又是互为存在的条件。
      一方面，资源共享是以程序(进程)的并发执行为条件的，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源共享问题；
      另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理， 协调好诸进程对共享资源的访问，也必然影响到程序并发执行的程度，甚至根本无法并发执行。

  • 虚拟
    操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的， 即实际存在的；而后者是虚的，是用户感觉上的东西。相应地，用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术。
    在OS中利用“时分复用”和“空分复用”技术，分别用来实现虚拟处理机、虚拟内存、 虚拟外部设备和虚拟信道等。

  • 异步性
    在多道程序环境下，允许多个进程并发执行， 但只有进程在获得所需的资源后方能执行。在单处理机环境下，由于系统中只有一个处理机，因而每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。
    可见，由于资源等因素的限制，使进程的执行通常都不是“一气呵成”，而是以“停停走走”的方式运行。
    进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。

操作系统主要功能

处理机功能

  • 进程控制
    进程的创建、撤消、状态转换；线程
  • 进程同步
    进程互斥，进程同步方式
  • 进程通信
    用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。
  • 调度
    包括进程调度和作业调度

存储器管理功能

  • 内存分配
    静态分配方式、动态分配方式。为了实现内存分配，在内存分配的机制中应具有这样的结构和功能：
    1. 内存分配数据结构， 该结构用于记录内存空间的使用情况， 作为内存分配的依据；
    2. 内存分配功能，系统按照一定的内存分配算法， 为用户程序分配内存空间；
    3. 内存回收功能，系统对于用户不再需要的内存，通过用户的释放请求，去完成系统的回收功能。
  • 内存保护
    内存保护的主要任务，是确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互不干扰。
    一种比较简单的内存保护机制，是设置两个界限寄存器，分别用于存放正在执行程序的上界和下界。系统须对每条指令所要访问的地址进行检查，如果发生越界，便发出越界中断请求，以停止该程序的执行。
  • 地址映射
    以将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。该功能应在硬件的支持下完成。
  • 内存扩充
    内存扩充任务，不是去扩大物理内存的容量，而是借助于虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量，使用户所感觉到的内存容量比实际内存容量大得多； 或者是让更多的用户程序能并发运行。系统必须具有内存扩充机制：
    1. 请求调入功能。
    2. 置换功能。

设备管理功能

主要任务是：

  1. 完成用户进程提出的I/O请求
  2. 为用户进程分配其所需的I/O设备
  3. 提高CPU和I/O设备的利用率
  4. 提高I/O速度
  5. 方便用户使用I/O设备。

文件管理功能

  • 文件存储空间的管理
    为每个文件分配必要的外存空间，提高外存的利用率，提高文件系统的运行速度。为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况；系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。
  • 目录管理
    为每个文件建立目录项，并对各目录项有效的组织，以实现方便的按名存取。提供快速的目录查询手段，以提高对文件的检索速度。
  • 文件的读/写管理和保护

用户接口

命令接口，程序接口，图形接口。