操作系统的概念，功能和目标

Posted 2021-06-28 杀手不太冷！

文章目录

• 操作系统的概念，功能和目标
• • 操作系统的概念
  • 操作系统的功能和目标
  • • 操作系统作为系统资源的管理者需要提供什么样的功能，目标是什么
    • 操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口需要提供什么功能，它的目标是什么
    • 操作系统作为最接近硬件的层次需要提供的功能

操作系统的概念，功能和目标

操作系统的概念

大家熟悉的操作系统：Windows操作系统，ios操作系统，android操作系统,Linux操作系统
操作系统其实就是为了方便用户操作计算机的，你比如在最原始的时候，那个时候没有图形可视化界面，如果你想要删除一个文件，你必须要记住相关的命令，然后执行这个命令才能删除文件，但是当有了Windows操作系统之后，有了可视化图形界面，直接把这个要删除的文件拖拽到垃圾回收站就可以删除这个文件了，是不是可方便？这只是一个简单的例子，当然操作系统还有很多其他的功能。

计算机的层次结构如下图:

先来看一下一台电脑是如何诞生的：

首先需要一台裸机，接着在这台裸机上安装Windows操作系统，然后在Windows操作系统上安装应用程序比如安装qq，腾讯视频，最后用户就可以在电脑上使用这些软件了。

裸机是纯硬件，如CPU,硬盘，内存。

应用程序如QQ，穿越火线，英雄联盟。

操作系统的定义:

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，以提供给用户和其它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。

操作系统的作用：

1.负责管理协调硬件、软件等计算机资源的工作。

2.为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务

3.操作系统是系统软件，而不是硬件

一个直观的例子，帮你理解操作系统的定义，这个直观的例子是Windows操作系统的任务管理器，如下图:

打开任务管理器的两种方法：

1.点击Ctrl+Alt+Delete，然后选择任务管理器即可打开任务管理器。

2.点击Windows+R，先打开运行窗口，然后输入命令tastmgr即可打开任务管理器，如下图:

操作系统的功能和目标

1.操作系统作为系统资源的管理者(这些资源包括软件、硬件、文件等),需要提供什么功能？

2.操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能？

3.操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能？

补充知识:进程是一个程序的执行过程。执行前需要将该程序放到内存中，才能被CPU处理。

操作系统作为系统资源的管理者需要提供什么样的功能，目标是什么

操作系统作为系统资源的管理者，它提供的功能有:

1.处理机管理功能：在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程（或线程）为基本单位，因而对处理机的管理可归结为对进程的管理。并发时在计算机内同时运行多个进程，所以，进程何时创建、何时撤销、如何管理、如何避免冲突、合理共享就是进程管理的最主要的任务。进程管理的主要功能有：进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等。

2.存储器管理功能：存储器管理是为了给多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用以及提高内存的利用率，主要包括内存分配、地址映射、内存保护与共享和内存扩充等功能。

3.文件管理功能：计算机中的信息都是以文件的形式存在的，操作系统中负责文件管理的部分称为文件系统。文件管理包括文件存储空间的管理、目录管理及文件读写管理和保护等。

4.设备管理功能：设备管理的主要任务是完成用户的I/O请求，方便用户使用各种设备，并提高设备的利用率，主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理和虛拟设备等功能。

操作系统作为系统资源的管理者，它的目标主要是安全，高效。

用一个例子解释操作系统作为资源管理者的功能:

比如说你用qq和你的伙伴视频聊天的这个例子，首先第一步你要在各个文件夹中找到QQ安装的位置(如D:/Tencent/QQ/Bin),逐层打开文件夹,找到QQ.exe这个程序(可执行文件)的存放位置，这一步其实体现的就是操作系统的文件管理功能；第二步是双击打开QQ.exe,这一步会把程序相关的数据放入到内存中，这一步体现的是操作系统的存储器管理功能；第三步是QQ程序正常运行，这样的话对应的进程会被处理机(CPU)处理，这一步体现的是操作系统的处理机管理功能；第四步是开始和朋友视频聊天，这时需要把摄像头这个设备分配给qq进程，等qq进程使用完了摄像头这个设备，再把摄像头这个使用权回收，这一步体现的是操作系统的设备管理功能；

操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口需要提供什么功能，它的目标是什么

操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，它提供的功能有:

1.命令接口:允许用户直接使用

2.程序接口:允许用户通过程序间接使用

3.GUI:现代操作系统中最流行的图形用户接口

所有的这些功能，它的目标都是方便用户使用计算机。

命令接口(允许用户直接使用)，命令接口又可以分为两类，第一类是联机命令接口，这种接口用户输入一条命令，系统执行一条命令，第二类是脱机命令接口，这种接口用户输入一堆命令，系统执行一堆命令；

程序接口(允许用户通过程序间接使用),程序接口是由一组系统调用组成的，程序接口=系统调用

脱机命令接口实例(Windows系统)，脱机命令接口=批处理命令接口，找到C盘中任意一个*.bat文件然后打开，如下图:

.bat文件中把一条条的指令串了起来，列成了一个指令清单，当我们双击.bat文件的时候，操作系统就会根据用户给出的.bat文件中的这一堆指令，来一条一条的往下执行，这就是典型的脱机命令接口或者批处理命令接口。

联机命令接口实例(Windows系统)，联机命令接口=交互式命令接口，当我们在cmd命令行窗口一条一条的输入指令的时候，其实就是在使用联机命令接口，我们输入一条指令，系统执行一条指令。

程序接口：如C:\\Windows\\System32\\user32.dll 程序员在程序中调用user32.dll(该调用过程即为系统调用)即可实现创建窗口等功能。只能通过用户程序间接使用。

GUI:图形用户界面(Graphical User Interface)，用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数。例子：在没有Windows操作系统之前，是没有图形可视化界面的，如果你想要删除命令的话，必须要用命令进行删除，非常麻烦对不对，但是有了图形用户界面之后，你只需要要把这个文件拖拽到垃圾回收站就行了，非常简便。像Andriod安卓，苹果IOS,Windows这些操作系统，现在都是图形化操作界面。

操作系统作为最接近硬件的层次需要提供的功能

操作系统作为最接近硬件的层次，需要提供的功能是，需要实现对硬件机器的拓展。比如做一个类比，硬件好比是锤子，锯子，木头，钉子，操作系统好比是优秀的工匠，操作系统对硬件机器的扩展是什么意思呢？就是通过工匠，可以把这些硬件做成房子，帆船，而这些东西就是操作系统对硬件的扩展。最后普通用户可以直接的使用，而无需关心这些东西底层是如何做出来的。

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。