计算机基础笔记(三)—操作系统

2023-05-16

前言

不必害怕未知,无需恐惧犯错,做一个Creator!

目录

  • 前言
  • 一、概述
  • 二、操作系统分类
  • 三、组成部分
    • 用户界面
    • 内存管理器
    • 进程管理
    • 进程同步
    • 设备管理
    • 文件管理
  • 四、主流操作系统
    • UNIX
    • Linux
    • Windows

一、概述

定义: 计算机硬件和用户的一个接口,它使得其他程序更加方便有效地运行,并能方便地对计算机硬件和资源进行访问。
计算机系统: 硬件+软件
软件系统: 操作系统+应用程序
操作系统加载过程:
自举程序运行→操作系统装入内存→CPU运行操作系统

二、操作系统分类

批处理操作系统: 早期控制大型计算机,保证计算机所有资源从一个作业转换到另一个作业
分时系统: 将多个作业同时装入内存,仅当资源可用时分配给需要它的作业
并行系统: 多个CPU,多任务并行处理
分布式系统: 程序和资源在一个计算机运行一部分在另一台计算机运行另一部分
实时操作系统: 在特点时间限制内完成任务,常常用以应用程序监控、响应或控制外部过程和环境

三、组成部分

用户界面+内存管理+进程管理+设备管理+文件管理

用户界面

用来解释用户的输入,命令解释程序(shell)或窗口(GUI)

内存管理器

分区调度: 将内存分为不定长的几个分区,每个部分或者分区保存一个程序,程序完全载入,占用连续地址
分页调度: 内存和程序被分为大小相等的帧和页,程序在内存中的存储不必连续,但需要整个程序在运行前全部载入
请求分页调度: 在分页调度的基础上,程序无需全部载入
请求分段调度: 程序按照程序员的角度划分成段

进程管理

程序: 一组稳定的指令,存在于磁盘中
作业: 从一个程序被操作系统选中执行,其运行结束并再次成为一个程序的过程中,该程序称为作业
进程: 一个运行中的程序,运行于内存中

作业调度器: 将一个作业从保持状态转入就绪状态,或从运行状态转入终止状态
进程调度器: 将一个进程从一个状态转入另一个状态
队列: 为处理多个进程和作业,进程管理器使用队列存有作业和进程的信息

进程同步

只要资源可以被多个用户同时使用,那么它就可能有两种问题的状态:死锁和饿死
当操作系统没有对进程的资源进行限制时将会发生死锁,4个必要条件:
互斥: 一个资源只能被一个进程占有
资源占有: 一个进程占有一个资源,即使在获取其他资源之前无法使用它
抢先: 操作系统不能临时对资源重新分配
循环等待: 所有的进程和资源包含在一个循环里
饿死
发生在当操作系统对进程分配资源有太多限制的时候

设备管理

不停地监视所有的输入输出设备,维护输入输出设备一个队列,管理策略

文件管理

控制文件的访问,管理文件的创建、删除和修改,管理文件的存储

四、主流操作系统

UNIX

多用户、多道程序、可移植的操作系统,它被设计来方便编程、文本处理、通信
组成: 内核+命令解释器+标准工具/应用程序
内核: 内存管理、进程管理、设备管理、文件管理
命令解释器: 用户可见部分,解释和接收用户输入的命令
工具: Unix标准程序,为用户提供支持,如文本编辑器、搜索程序、排序程序
应用: 编写的对系统能力拓展的程序

Linux

内核+系统库+系统工具
系统库: 用于和内核交互的函数
系统工具: 使用系统库,执行管理任务各个程序

Windows

HAL+内核+执行者+环境子系统
硬件抽象层(HAL): 为上层隐藏了硬件的差异
内核: 面向对象软件的片段
执行者: 对象管理器、安全引用监控器、进程管理器、虚拟内存管理器、本地过程调用工具和IO管理
环境子系统


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