操作系统基础
操作系统基础
操作系统的作用
- 通过资源管理提高计算机系统的效率。
- 改善人机界面向用户提供友好的工作环境。
操作系统的特征
操作系统是计算机系统中最基础的软件之一，它负责管理计算机的硬件和软件资源，并提供用户与计算机系统之间的接口。操作系统具有以下几个主要特征：
- 并发性（Concurrency）：操作系统能够同时管理多个任务和进程，使它们能够并发执行。通过分时操作和时间片轮转等技术，操作系统能够在有限的资源下有效地实现并发性。
- 共享性（Sharing）：操作系统可以让多个用户或应用程序同时共享计算机的资源，如处理器、内存、磁盘和打印机等。通过合理的资源调度和分配机制，操作系统确保资源的高效利用和公平共享。
- 虚拟性（Virtualization）：操作系统可以通过虚拟化技术将物理资源抽象为逻辑资源，并为用户提供一个虚拟的计算环境。例如，虚拟内存可以将物理内存抽象为更大的逻辑内存空间，虚拟机可以模拟出多个独立的计算机系统。
- 持久性（Persistence）：操作系统能够将数据和程序存储在持久性存储介质（如硬盘）上，并在需要时进行读取或写入。这使得计算机可以长期保存和管理大量的数据，并实现数据的持久性存储和恢复。
- 可扩展性（Scalability）：操作系统应具备良好的可扩展性，能够在硬件配置发生变化时适应新的环境。它应该能够有效地利用新的硬件资源，同时保持对旧硬件的兼容性。
- 安全性（Security）：操作系统需要提供安全机制来保护计算机系统和用户的数据安全。这包括身份验证、访问控制、文件加密和防病毒等功能，以防止未经授权的访问和恶意软件的侵入。
- 用户界面（User Interface）：操作系统为用户提供了与计算机系统交互的界面。这可以是命令行界面（如Unix/Linux的Shell），也可以是图形用户界面（如Windows和macOS的桌面环境），甚至是触摸屏和语音识别等新型交互方式。
这些特征使操作系统成为计算机系统的核心组件，为用户和应用程序提供了便利的环境，同时有效地管理和调度计算机的资源。不同的操作系统可能在这些特征上有所差异，但它们的目标都是提供高效、稳定和安全的计算环境。
操作系统的功能
- 处理机管理：实质上是对处理机的执行“时间”进行管理，采用多道程序等技术将CPU的时间合理地分配给每个任务，主要包括进程控制、进程同步、进程通信和进程调度。
- 文件管理：主要包括文件存储空间管理、目录管理、文件的读/写管理和存取控制。
- 存储管理：存储管理是对主存储器“空间”进行管理，主要包括存储分配与回收、存储保护、地址映射（变换）和主存扩充。
- 设备管理：实质是对硬件设备的管理，包括对输入/输出设备的分配、启动、完成和回收。
- 作业管理：包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实。