操作系统基础知识

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了操作系统基础知识相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一 、为什么要有操作系统

  程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到,管理这些硬件并且加以优化使用是非常繁琐的工作,这个繁琐的工作就是操作系统来干的,有了他,程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来,只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了,应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。


二 、什么是操作系统
精简的说的话,操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。

#操作系统位于计算机硬件与应用软件之间,本质也是一个软件。操作系统由操作系统的内核(运行于内核态,管理硬件资源)以及系统调用(运行于用户态,为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口)两部分组成,所以,单纯的说操作系统是运行于内核态的,是不准确的。

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操作系统应该分成两部分功能:
一:隐藏了丑陋的硬件调用接口,为应用程序员提供调用硬件资源的更好,更简单,更清晰的模型(系统调用接口)。应用程序员有了这些接口后,就不用再考虑操作硬件的细节,专心开发自己的应用程序即可。
(比如控制磁盘转动,移动磁头读写数据等细节)
二:将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序化
例如:很多应用软件其实是共享一套计算机硬件,比方说有可能有三个应用程序同时需要申请打印机来输出内容,那么a程序竞争到了打印机资源就打印,然后可能是b竞争到打印机资源,也可能是c,这就导致了无序,打印机可能打印一段a的内容然后又去打印c...,操作系统的一个功能就是将这种无序变得有序。

作用一:为应用程序提供如何使用硬件资源的抽象
作用二:管理硬件资源

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三 、操作系统与普通软件的区别
1.主要区别是:你不想用暴风影音了你可以选择用迅雷播放器或者干脆自己写一个,但是你无法写一个属于操作系统一部分的程序(时钟中断处理程序),操作系统由硬件保护,不能被用户修改。

2.操作系统与用户程序的差异并不在于二者所处的地位。特别地,操作系统是一个大型、复杂、长寿的软件。

  • 大型:linux或windows的源代码有五百万行数量级。按照每页50行共1000行的书来算,五百万行要有100卷,要用一整个书架子来摆置,这还仅仅是内核部分。用户程序,如GUI,库以及基本应用软件(如windows Explorer等),很容易就能达到这个数量的10倍或者20倍之多。
  • 长寿:操作系统很难编写,如此大的代码量,一旦完成,操作系统所有者便不会轻易扔掉,再写一个。而是在原有的基础上进行改进。(基本上可以把windows95/98/Me看出一个操作系统,而windows NT/2000/XP/Vista则是两位一个操作系统,对于用户来说它们十分相似。还有UNIX以及它的变体和克隆版本也演化了多年,如System V版,Solaris以及FreeBSD等都是Unix的原始版,不过尽管linux非常依照UNIX模式而仿制,并且与UNIX高度兼容,但是linux具有全新的代码基础)

四、 操作系统发展史

第一代计算机(1940-1955)真空管和穿孔卡片
特点:1:没有操作系统的概念
   2:所有的程序设计都是直接操控硬件

第二代计算机(1955~1965):晶体管和批处理系统
特点:1.批处理,节省了机时
   2.整个流程需要人参与控制,将磁带搬来搬去
   3.计算的过程仍然是顺序计算-->串行;统一作业,极大影响开发效率

第三代计算机(1965-1980):集成电路芯片和多道程序设计
多道技术:时间多路复用和空间多路复用+硬件上支持隔离
多道技术中的多道指的是多个程序,多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源(比如cpu)的有序调度问题,解决方式即多路复用,多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。
1.产生背景:针对单核,实现并发
eg:现在的主机一般都是多核,每个核都会利用多道技术
有4个cpu,运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞,会等到io结束再重新调度,会被调度到4个cpu中的任意一个,具体由操作系统调度算法决定。
2.空间上的复用:内存中同时有多道程序
每个客户都获取了一个大的资源中的一小部分资源,从而减少了排队等待资源的时间。

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3.时间上的复用:复用一个cpu的时间片
当一个资源在时间上复用时,不同的程序或用户轮流使用它,第一个程序获取该资源使用结束后,在轮到第二个。。。第三个。。。
强调:遇到I/O设备切,占用cpu时间过长也切,核心在于切之前将进程的状态保存下来,这样才能保证下次切换回来时,能基于上次切走的位置继续运行

第四代计算机(1980~至今):个人计算机


五、操作系统的目的

操作系统的目的:方便性,有效性,可扩充性,开放性
合理地组织计算机的工作流程,直接控制和管理计算机硬件和软件资源

六、典型的操作系统

UNIX 、 Linux 、Mac OS X 、Windows 、iosandroid、WP、Chrome OS

 



























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