操作系統(tǒng)原理相關(guān)介紹

1、操作系統(tǒng)原理相關(guān)介紹操作系統(tǒng)原理相關(guān)介紹操作系統(tǒng)（英語;OperatingSystem,簡稱OS）是一管理電腦硬件 與軟件資源的程序，同時也是計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng) 身負(fù)諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸 入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)是 管理計算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序 運行;改善人機(jī)界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機(jī)系統(tǒng)所 有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的 服務(wù)界面。操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方 而的管理功能:進(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理

2、、 文件管理。目前微機(jī)上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、 LINUX、Windows. Netware等。但所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共 享性、虛擬性和不確定性四個基本特征。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機(jī)器安裝的OS可從簡單到復(fù)雜, 可從手機(jī)的嵌入式系統(tǒng)到超級電腦的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng) 制造者對OS的定義也不大一致，例如有些OS集成了圖形化使用者 界面，而有些OS僅使用文本接口，而將圖形界面視為一種非必要的 應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)理論在計算機(jī)科學(xué)中為歷史悠久而又活躍的分支，而操 作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)則是軟件工業(yè)的基礎(chǔ)與內(nèi)核。目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類

3、。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、 主機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)；根據(jù)所支持的用戶數(shù)目，可分為單用戶（MSDOS、OS/2）、多用戶 系統(tǒng)（UNIX、MVS、Windows）;根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，可分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Netware、WindowsNT 0S/2warp)、分布式系統(tǒng)(Amoeba)、多媒體系統(tǒng)(Amiga);根據(jù)操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對作業(yè)處理方式來考慮，可分為批處 理系統(tǒng)(MVX、DOS/VSE) 分時系統(tǒng)(Linux、UNIX、XENIX、MacOS) 實時系統(tǒng)(iEMX、VRTX、RTOS, RTWINDOWS);根據(jù)操作系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度，可分為簡單操作

4、系統(tǒng)、智能操作 系統(tǒng)(見智能軟件)。所謂的簡單操作系統(tǒng)，指的是計算機(jī)初期所配 置的操作系統(tǒng)，如IBM公司的磁盤操作系統(tǒng)D0S/360和微型計算機(jī) 的操作系統(tǒng)CP/M等。這類操作系統(tǒng)的功能主要是操作命令的執(zhí)行， 文件服務(wù)，支持高級程序設(shè)計語言編譯程序和控制外部設(shè)備等。下面介紹一下操作系統(tǒng)的五大類型：批處理操作系統(tǒng)、分時操作 系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。.批處理操作系統(tǒng)批處理(BatchProcessing)操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶將作業(yè) 交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之 后輸入到計算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流， 然后啟動操作系統(tǒng)

5、，系統(tǒng)自動、依次執(zhí)行每個作業(yè)。最后由操作員 將作業(yè)結(jié)果交給用戶。批處理操作系統(tǒng)的特點是：多道和成批處理。.分時操作系統(tǒng)分時(Timesharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺主機(jī)連接了若 干個終端，每個終端有一個用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出 命令請求，系統(tǒng)接受每個用戶的命令，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服 務(wù)請求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步 結(jié)果發(fā)出下道命。分時操作系統(tǒng)將CPU的時間劃分成若干個片段， 稱為時間片。操作系統(tǒng)以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務(wù)。 每個用戶輪流使用一個時間片而使每個用戶并不感到有別的用戶存 在。分時系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨占”性和及時

6、性的特征。 多路性指，伺時有多個用戶使用一臺計算機(jī)，宏觀上看是多個人同時使用一個CPU,微觀上是多個人在不同時刻輪流使用CPU。交互性 是指，用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請求(用戶直接干預(yù)每一 步)。“獨占”性是指，用戶感覺不到計算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整 個系統(tǒng)為他所獨占。及時性指，系統(tǒng)對用戶提出的請求及時響應(yīng)。 它支持位于不同終端的多個用戶同時使用一臺計算機(jī)，彼此獨立互 不干擾，用戶感到好像一臺計算機(jī)全為他所用。常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是: 分時優(yōu)先，批處理在后?！扒芭_”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端 的.要求；“后臺”處理時間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。.實時操作系統(tǒng)

7、實時操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem, RTOS)是指使計算機(jī) 能及時響應(yīng)外部事件的請求在規(guī)定的嚴(yán)格時間內(nèi)完成對該事件的處 理，并控制所有實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。 實時操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對外部請求在嚴(yán)格時間范圍內(nèi)做出 反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調(diào)度首先 要考慮實時性然后才是效率。此外，實時操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯 能力。.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計算機(jī)操作系統(tǒng)上 按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件，包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、 資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其目標(biāo)是相互通信及資源共享。在其支 持下，網(wǎng)絡(luò)中

8、的各臺計算機(jī)能互相通信和共享資源。其主要特點是 與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。.分布式操作系統(tǒng)它是為分布計算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)被 連結(jié)在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系 統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)(DistributedSystem)。它在資源管理，通信控 制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于 分布計算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計算機(jī)上，操作系統(tǒng)對用 戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時直接分配的 簡單做法而是要在系統(tǒng)的各臺計算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可 進(jìn)行分配。對于有些資源，如具有多個副本的文件，還必須考慮一

9、 致性。所謂一致性是指若干個用戶對同一個文件所同時讀出的數(shù)據(jù) 是一致的。為了保證一致性，操作系統(tǒng)須控制文件的讀、寫、操作, 使得多個用戶可同時讀一個文件，而任一時刻最多只能有一個用戶 在修改文件。分布操作系統(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于 分布計算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時分布操作系統(tǒng)還要支持 并行處理，因此它提供的通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同, 它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)， 它分布于系統(tǒng)的各臺計算機(jī)上，能并行地處理用戶的各種需求，有 較強(qiáng)的容錯能力。操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機(jī)交互等。計算 機(jī)系統(tǒng)的資源可分為設(shè)備資源和信息資源兩大

10、類。設(shè)備資源指的是 組成計算機(jī)的硬件設(shè)備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器， 打印機(jī)，磁帶存儲器，顯示器，鍵盤輸入設(shè)備和鼠標(biāo)等。信息資源 指的是存放于計算機(jī)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫，知識庫，系 統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等。資源管理系統(tǒng)的設(shè)備資源和信息資源都是操作系統(tǒng)根據(jù)用戶需求按一定的 策略來進(jìn)行分配和調(diào)度的。操作系統(tǒng)的存儲管理就負(fù)責(zé)把內(nèi)存單元 分配給需要內(nèi)存的程序以便讓它執(zhí)行，在程序執(zhí)行結(jié)束后將它占用 的內(nèi)存單元收回以便再使用。對于提供虛擬存儲的計算機(jī)系統(tǒng)，操 作系統(tǒng)還要與硬件配合做好頁面調(diào)度工作，根據(jù)執(zhí)行程序的要求分 配頁面，在執(zhí)行中將頁面調(diào)入和調(diào)出內(nèi)存以及回收頁面等。處理器管理或稱處理器調(diào)

11、度，是操作系統(tǒng)資源管理功能的另一個 重要內(nèi)容。在一個允許多道程序同時執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會根 據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運行的程序。一道 等待運行的程序只有在獲得了處理器后才能運行。一道程序在運行 中若遇到某個事件，例如啟動外部設(shè)備而暫時不能繼續(xù)運行下去， 或一個外部事件的發(fā)生等等，操作系統(tǒng)就要來處理相應(yīng)的事件，然 后將處理器重新分配。操作系統(tǒng)的設(shè)備管理功能主要是分配和回收外部設(shè)備以及控制外 部設(shè)備按用戶程序的要求進(jìn)行操作等。對于非存儲型外部設(shè)備，如 打印機(jī)、顯示器等，它們可以直接作為一個設(shè)備分配給一個用戶程 序，在使用完畢后回收以便給另一個需求的用戶使用。對于存儲型 的外部設(shè)備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲空間給用戶，用來存 放文件和數(shù)據(jù)。存儲性外部設(shè)備的管理與信息管理是密切結(jié)合的。信息管理是操作系統(tǒng)的一個重要的功能，主要是向用戶提供一個 文件系統(tǒng)。一般說，一個文件系統(tǒng)向用戶提供創(chuàng)建文件，撤銷文件, 讀寫文件，打開和關(guān)閉文件等功能。有了文件系統(tǒng)后，用戶可按文 件名存取數(shù)據(jù)而無需知道這些數(shù)據(jù)存放在哪里。這種做法不僅便于 用戶使用而且還有利于用戶共享公共數(shù)據(jù)。此外，由于文件建立時 允許創(chuàng)建者規(guī)定使用權(quán)限，這就可以保證數(shù)據(jù)的安全性。程序控制一個用戶程序的執(zhí)行自始至終是在操作系統(tǒng)控制下進(jìn)行的。一個 用戶將他要解決的問題用某一種程