【操作系统】操作系统的概述与特征

1. 操作系统的概念

1. 定义

操作系统（Operating System,OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配：以提供给用户和其他软件方便的接口和环境；它是计算机系统中最基本的系统软件。

2. 功能和目标

1)作为系统资源的管理者：

2)向上层提供方便易用的服务：操作系统把一些硬件功能封装成简单易用的服务，使用户能更方便地使用计算机，用户无需关心底层硬件的原理，只需要对操作系统发出命令即可。

GUI：图形化用户接口（Graphical User Interface），用户可以使用图形化界面进行操作，而不在需要记忆复杂的命令、参数。

联机命令接口=交互式命令接口。特点是用户说一句，系统跟着做一句。

脱机命令接口=批处理命令接口。特点是用户说一堆，系统跟着做一堆。比如Windows操作系统中的*.bat文件。

程序接口：可以在程序中进行系统调用来使用程序接口。普通用户不能直接使用程序接口，只能通过程序代码间接使用。系统调用类似于函数调用，是应用程序请求操作系统服务的唯一方式。

3)实现对硬件及其的扩展：没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器。

通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机。

操作系统对硬件机器的扩展：将CPU、内存、磁盘、显示器、键盘等硬件合理地组织起来，让各种硬件能够相互协调配合，实现更多更复杂的功能。

2. 操作系统的特征

说明：并发和共享是两个最忌的特征，二者互为存在条件。

1. 并发

并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的。

操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此，操作系统和程序并发是一起诞生的。

区分并行：指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

注意：

1. 单核CPU同一时刻只能执行一个程序，各个程序只能并发地执行。
2. 多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序，多个程序可以并行地执行。

比如Intel的第八代i3处理器就是4核CPU，意味着可以并行地执行4个程序。但如果超过了4个，那么就必须进行并发执行。

2. 共享

共享即资源共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

1）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，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源。

2）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程“同时”对他们进行访问。

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的（即分时共享）。

并发和共享的关系：

并发性是指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。

共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

3. 虚拟

虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑是的对应物。物理实体（前者）是实际存在的，而逻辑上对应物（后者）是用户感受到的。

虚拟技术中的“空分复用”技术。

虚拟技术中的“时分复用”技术。微观上处理机在各个微小的时间段内交替着为各个进程服务。

4. 异步

异步是指，在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但优于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是程序的异步性。

如果失去并发性，即程序只能串行地运行各个程序，那么每个程序的执行会一贯到底。只有系统拥有并发性，才有可能导致异步性。

3. 小结

说明：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。