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操作系统
操作系统结构图：
- 原始作业流包含源代码、原数据、指令等
- 井：高速缓冲区（在磁盘上开辟一块虚拟内存）
- 作业完成一次调度后，内存中新建一个进程
第一章、操作系统引论
1、引入操作系统的目的
- 从系统的管理人员看：为了合理地组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能被多个用户共享。
- 从用户看：为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无须了解许多有关硬件和系统软件的细节。
2、操作系统的定义
操作系统是一种系统软件，它用来管理计算机的软硬件资源并控制程序的进行，为用户提供人机交互的接口和界面。
3、操作的发展历程
20世纪60年代，硬件获得了两方面的进展。
- 通道的引入
- 中断技术的出现，导致操作系统进入执行系统阶段。
通道：控制内存和外部数据交换。
中断技术：成功解决了单CPU和多进程的处理。
（1）手工操作
- 用户独占全机
- 资源利用率低
- CPU利用的不充分
（2）批处理系统
-
单道批处理系统
定义：
每次只用一个用户作业程序进入内存并运行。
特点：
- 自动性
- 顺序性
- 单道性
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多道批处理系统
定义：
同时允许将若干相互独立的程序装入系统内存并交替进入CPU进行，提高CPU的利用率，提高主存和I/O设备的利用率和增加系统吞吐量。
特点：
- 多道
- 宏观上并行
- 微观上串行
为什么要引入通道：
通道是一个独立于CPU的专管输入/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。引入通道的目的是:使数据的传输独立于CPU,使CPU从繁重的I/O工作中解脱出来. 它有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。
通道方式进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。
（3）分时操作系统
多个外部终端同时共享中央主机的算力。
特点：
- 同时性
- 独立性
- 及时性
- 交互性
分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。
主要目标：对用户响应的及时性，即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。
（4）实时操作系统
特点：
- 及时响应，快速处理
- 高可靠性和安全性，不强求系统资源的利用率
主要目标：系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。
（5）网络操作系统
定义：
多个独立的计算机通过一种通信设备互联，实现多台计算机的资源共享以及信息交换。
特点：
- 信息通道
- 资源共享
（6）分布式操作系统
定义：
分布式计算机系统是由多台计算机组成并满足下列条件的系统：系统中任意两台计算机通过通信方式交换信息；系统中的每一台计算机都具有同等的地位，即没有主机也没有从机； 每台计算机上的资源为所有用户共享；系统中的任意若干台计算机都可以构成一个子系统，并且还能重构；任何工作都可以分布在几台计算机上，由它们并行工作、协同完成。用于管理分布式计算机系统的操作系统称为分布式计算机系统。该系统的主要特点是：分布性和并行性。分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处在于分布式操作系统中，若干台计算机相互协同完成同一任务。
它负责全系统的资源分配和调度，任务划分，信息传输，控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面，标准的接口。
特点：
- 多机合作
- 健壮性
- 分散共享
分布式操作系统和网络操作系统的区别在于前者具有多机合作和健壮性。
4、操作系统的五大功能
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作业管理的功能：突显了作业调度和控制作业的执行。
主要功能：作业的输入、作业的调度、作业的控制。
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处理器的功能：对处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。
主要功能：进程控制和管理、进程同步和互斥、进程通信、进程死锁、线程控制和管理、处理器调度。
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存储管理的功能：为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率。
主要功能：内存空间的分配和回收，地址转换和存储保护，内存的共享和保护，内存的扩充。
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设备管理的功能：管理各种外部设备，完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备，提高CPU和I/O设备的。利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。
主要功能：设备控制处理、缓冲区管理、设备独立性、独占设备的分配与回收、共享设备的驱动调度、虚拟设备管理。
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文件管理的功能：对用户文件和系统文件进行有效管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性。
主要功能：文件的逻辑结构、物理结构、文件的存取和使用方法、文件的目录管理、文件的共享、保护和保密、文件的存储空间管理。
操作系统的逻辑结构：单体内核结构、层次结构、微内核结构。