操作系统的定义与基本概念_计算机系统的基本结构

操作系统的定义与基本概念_计算机系统的基本结构操作系统的概念(定义)一台电脑的诞生~Step1:厂家组装一台裸机Step2:出售前安装操作系统Step3:用户安装应用程序(eg:QQ)Step4:使用QQ聊天操作系统(OperatingSystem,OS)是指控制和管理整个计算机系统的*硬件和软件***(操作系统是系统资源的管理者)资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配;以提供给用户和其他软件方便的接口和环境(向上层提供方便易用的服务):它是计算机系统中最基本的系统软件(是最接近硬件的一层软件)直观的例子:打开Win

操作系统的概念(定义)

一台电脑的诞生~

  • Step1:厂家组装一台裸机
  • Step2:出售前安装操作系统
  • Step3:用户安装应用程序(eg: QQ)
  • Step4:使用QQ聊天

Snipaste_2020-09-07_19-24-13

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***(操作系统是系统资源的管理者)资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配;以提供给用户和其他软件方便的接口和环境(向上层提供方便易用的服务):它是计算机系统中最基本的系统软件(是最接近硬件的一层软件)

直观的例子:打开 Windows 操作系统的“任务管理器”(快捷键:Ctrl+Alt+Del)

Snipaste_2020-09-07_19-29-36

操作系统的功能和目标一-作为系统资源的管理者

Snipaste_2020-09-07_19-32-58

补充知识:执行一个程序前需要将该程序放到内存中,才能被CPU处理。

用QQ和朋友视频聊天的过程:

Step1:在各个文件夹中找到QQ安装的位置(如 D:/encent/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

Step2::双击打开QQ.exeStep

3:QQ程序正常运行Step

4: 开始和朋友视频聊天需要把该程序相关数据放入内存对应的进程被处理机(CPU)处理需要将摄像头设备分配给进程

Snipaste_2020-09-07_19-36-41

很多现代操作系统都提供GUI:图形化用户接口(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Windows 操作系统中,删除一个文件只需要把文件“拖拽”到回收站即可。

联机命令接口实例(Windows系统)

联机命令接口=交互式命令接口(特点:用户说一句,系统跟着做一句)

Step l: win键+R

Step 2:输入cmd回车,打开命令解释器

Step 3:尝试便用 time 命令

Snipaste_2020-09-07_19-40-38

需要实现对硬件机器的拓展没有任何软件支持的计算机成为裸机。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成为扩充机器,又称之为虚拟机。

类比汽车:
发动机–只会转:轮胎-一只会滚:
在原始的硬件机器上覆盖一层传动系统–让发动机带着轮子转-使原始的硬件机器得到拓展操作系统对硬件机器的拓展: 将CPU、内存、磁盘、显示 器、键盘等硬件合理地组织起来,让各种硬件能够相互协调配合,实现更多更复杂的功能普通用户无需关心这些硬件在底层是怎么组织起来工作的,只需直接使用操作系统提供的接口即可

操作系统的四个特征

Snipaste_2020-09-07_19-45-00

操作系统的特征——并发

并发:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的,但微观上是交替发生的。常考易混概念—-并行:指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

并发 VS 并行

eg:假设小渣和老渣每人有两个女朋友。任务1:和一号约会;任务2:和二号约会…

Snipaste_2020-09-07_19-50-27

操作系统的特征-—并发

并发:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的,但微观上是交替发生的操作系统的并发性指计算机系统中“同时”运行着多个程序,这些程序宏观上看是同时运行着的,而微观上看是交替运行的。
操作系统就是伴随着“多道程序技术”而出现的。因此,操作系统和程序并发是一起诞生的。

注意(重要考点):
单核CPU同一时刻只能执行一个程序,各个程序只能并发地执行

多核CPU同一时刻可以同时执行多个程序,多个程序可以并行地执行比如Intel 的第八代i3处理器就是4 核CPU,意味着可以并行地执行4个程序

操作系统的特征——共享

共享即资源共享,是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

Snipaste_2020-09-07_19-55-10

所谓的“同时”往往是宏观上的,而在微观上,这些进程可能是交替地对该资源进行访问的(即分时共享)生活实例:
互斥共享方式:使用QQ和微信视频。同一时间段内摄像实只能分配给其中一个进程。
同时共享方式:使用QQ发送文件A,同时使用微信发送文件B。宏观上看,两边都在同时读取并发送文件,说明两个进程都在访问硬盘资源,从中读取数据。微观上看,两个进程是交替着访问硬盘的。

操作系统的特征——并发和共享的关系

并发性指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
共享性是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

Snipaste_2020-09-07_20-00-28

操作系统的特征——虚拟

虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的,而逻辑上对应物(后者)是用户感受到的。
Yo~用一个例子来理解

背景知识:一个程序需要放入内存并给它分配CPU才能执行

Snipaste_2020-09-07_20-02-45

虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的,而逻辑上对应物(后者)是用户感受到的。
Yo~用一个例子来理解

背景知识:一个程序需要放入内在并给它分配CPU才能执行

Snipaste_2020-09-07_20-04-45

虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实际存在的,而逻辑上对应物(后者)是用户感受到的。

Snipaste_2020-09-07_20-05-42

操作系统的特征——异步

Snipaste_2020-09-07_20-06-44

操作系统的发展与分类

Snipaste_2020-09-07_20-08-06

手工操作阶段

Snipaste_2020-09-07_20-09-28

批处理阶段-—单道批处理系统

Snipaste_2020-09-07_20-10-42

主要优点:缓解了一定程度的人机速度矛盾,资源利用率有所提升。
主要缺点:内存中仅能有一道程序运行,只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。
CPU有大量的时间是在空闲等待1/0完成。资源利用率依然很低。

Snipaste_2020-09-07_20-12-50

主要优点:多道程序并发执行,共享计算机资源。资源利用率大幅提升,CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态,系统吞吐量增大。
主要缺点:用户响应时间长,没有人机交互功能(用户提交自己的作业之后就只等待计算机处理完成,中间不能控制自己的作光本执行。eg:无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数)

Snipaste_2020-09-07_20-15-57

分时操作系统

Snipaste_2020-09-07_20-17-09

分时操作系统:计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务,各个用户可通过终端与计算机进行交互。
主要优点:用户请求可以被即时响应,解决了人机交互问题。允许多个用同时使用一台计算机,并且用户对计算机的操作相互独立,感受不到别人的存在。
主要缺点:不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的,循环地为每个用户/作业服务一个时间片,不区分任务的紧急性。

实时操作系统

实时操作系统:
主要优点:能够优先响应一些紧急任务,某些紧急任务不需时间片排队。
在实时操作系统的控制下,计算机系统接收到外部信号后及时进行处理,并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性

Snipaste_2020-09-07_20-18-58

其他几种操作系统

网络操作系统:是伴随着计算机网络的发展而诞生的,能把网络中各个计算机有机地结合起来,实现数据传送等功能,实现网络中各种资源的共享(如文件共享)和各台计算机之间的通信。(如: Windows NT就是一种典型的网络操作系统,网站服务器就可以使用)分布式操作系统:主要特点是分布性和并行性。系统中的各台计算机地位相同,任何工作都可以分布在这些计算机上,由它们并行、协同完成这个任务。
生的,能把网络中各个计算机有机地结合起来,实现数据传送等功能,实现网络中各种资源的共享(如文件共享)和各台计算机之间的通信。(如: Windows NT就是一种典型的网络操作系统,网站服务器就可以使用)分布式操作系统:主要特点是分布性和并行性。系统中的各台计算机地位相同,任何工作都可以分布在这些计算机上,由它们并行、协同完成这个任务。
个人计算机操作系统:如 Windows XP、Mac0S,方便个人使用。

架构君码字不易,如需转载,请注明出处:https://javajgs.com/archives/209540
0
   

发表评论