什么是操作系统？

Posted 2020-08-29 Carrie_0173

　　我们应知道，在一个计算机系统中，硬件与软件资源可分为：处理器、存储器、I/O设备和信息（数据和程序）四类。而OS它是一个计算机系统资源的管理者，并实现了对计算机资源的抽象，连接了用户与计算机硬件系统，作为用户与计算机硬件系统之间的接口（软件接口）。

一、             关于OS对计算机系统资源的管理：

OS的主要功能就是：

（1）、处理机管理：分配和控制处理机

（2）、存储器管理：内存分配与回收

（3）、I/O设备管理：I/O设备分配与操作

（4）、文件管理：文件的存取、共享和保护

注意：当一个计算机系统同时供多个用户使用时，用户对系统中共享资源的需求（包括数量和时间）可能发生冲突，为了管理好这些资源（包括硬件和信息）的使用，操作系统必须记录下各种资源的使用情况，对使用资源的请求进行授权，协调各用户对共享资源的使用。

二、             关于OS对计算机资源的抽象

　　对于一个完全无软件的计算机系统（裸机），它向用户提供的是实际硬件接口（物理接口），用户需对物理接口的实现细节有充分的了解，并利用机器指令进行编程。显然，这对于用户是不容易的。

　　为了方便用户使用I/O设备，人们在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，由它来实现对I/O设备操作的细节，并向上提供一组I/O操作命令。即在裸机上铺设的I/O软件隐藏了对I/O设备操作的具体细节，向上提供了一组抽象的I/O设备。通常把覆盖了上述软件的机器称为扩充机器或虚机器。它向用户（进程）提供了一个对硬件操作的抽象模型，用户可利用抽象模型提供的接口（软件接口）使用计算机，而无需了解物理接口实现的细节。该层软件实现了对计算机硬件操作的第一个层次的抽象。

　　为了方便用户使用文件系统，人们在第一层软件上再覆盖上一层用于文件的管理软件，同样由它来实现对文件操作的细节，并向上提供一组对文件进行存取操作的命令，用户可利用这组命令进行文件的存取。该层软件实现了对计算机硬件资源操作的第二个层次的抽象。

　　当人们又在文件管理软件上再覆盖一层面上用户的窗口软件后，用户便可在窗口环境下方便地使用计算机，形成一台功能更强的虚机器。

　　由此可知，OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。

　　对一个硬件在底层进行抽象后，在高层次还可再次对该资源进行抽象，成为更高层次的抽象模型。随着抽象层次的提高，抽象接口所提供的功能就越来越强，用户使用也更加方便。

三、             用户与操作系统的接口

　　为了方便用户使用操作系统，OS又向用户提供了“用户与操作系统的接口”。该接口通常分为两大类：用户接口与程序接口。

用户接口：提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统的服务；

程序接口：提供给 程序员在编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。

用户接口可以分为：

（1）       联机用户接口

（2）       脱机用户接口

（3）       图形用户接口

　　联机用户接口是为联机用户提供的，它由一组键盘操作命令及命令解释程序组成。（用户在终端或控制台上每键入一条命令，系统便立即转入命令解释程序，对该命令加以解释并执行该命令。完成指定功能后，控制又回到终端或控制台上，等待用户键入下一条命令。这样，用户可通过先后键入不同命令的方式，来实现对作业的控制，直至作业完成。）

　　脱机用户接口是为批处理作业的用户提供的，故也称为批处理用户接口。该接口由一组作业控制语言（JCL）组成。（批处理作业的用户不能直接与自己的作业交互作用，只能委托系统代替用户对作业进行控制和干预）这里的JCL便是提供给批处理作业用户的、为实现所需功能而委托系统代为控制的一种语言。（用户用JCL把需要对作业进行的控制和干预事先写在作业说明书上，然后将作业连同作业说明书一起提供给系统。当系统调度到该作业运行时，又调用命令解释程序，对作业说明书上的命令逐条地解释执行。如果作业在执行过程中出现异常现象，系统也将根据作业说明书上的指示进行干预，这样，作业一直在作业说明书的控制下运行，直至遇到作业结束语句时，系统才停止该作业的运行。）

　　图形用户接口采用了图形化的操作界面，用容易识别的各种图标来将系统的各项功能、各种应用程序和文件，直观、逼真地表示出来。（用户可用鼠标或通过菜单和对话框来完成对应用程序和文件的操作。）

关于程序接口：

　　程序接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。它由一组系统调用组成。（每一个调用都是一个能完成特定功能的子程序。早期的系统调用都是用汇编语言提供的，只有在用汇编语言书写的程序中才能直接使用系统调用；但在高级语言中，往往提供了与各系统调用一一对应的库函数，这样，应用程序便可通过调用对应的库函数来使用系统调用。但随着操作系统发展，其系统调用本身已经采用C语言编写，并以函数形式提供，故在用C语言编制的程序中，可直接使用系统调用。）

综上，OS本身是作为用户与计算机硬件之间的接口，联系了用户与计算机硬件，承担着计算机资源管理的任务；用户又通过操作系统提供的接口实现对操作系统的操作。