目標： 方便性 有效性 可擴充性 開放性
作用：作為使用者與計算機硬體系統之間的介面
2）os作為計算機系統資源的管理者
3）os用作擴充機器
1.操作系的定義：
一組控制和管理計算機硬體和軟體資源，合理地對各類作業進行排程（多道），方便使用者使用的程式的集合。
2.多到批處理系統。
「多道」程式
（1）優點：
cpu和記憶體的利用率提高，多種i/o裝置併發使用，也提高利用率。系統吞吐量增加。
（2）缺點：
平均周轉時間長：短作業的周轉時間顯著增長；
無互動能力：整個作業完成後或中間出錯時，才與使用者互動，不利於除錯和修改。
3.分時系統
分時系統是指在一台主機上連線了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個使用者通過自己的終端，以互動方式使用計算機，共享主機中的資源。
分時系統是多道程式的邏輯擴充
（1）.分時系統實現中的關鍵問題
互動：當使用者在自己的終端上鍵入命令時，系統應能及時接收並及時處理該命令，再將結果返回給使用者。
共享：強調即使有多個使用者同時通過自己的鍵盤鍵入命令，系統也應能全部地及時接收並處理。
a.及時接收：多路卡，緩衝區
b.及時處理：終端請求作業直接進入記憶體，設定時間片
（2）分時系統的實現方法
改變批處理系統的執行方式：
多個使用者連線主機
請求的作業傳送到主機後，直接進入主機記憶體以快速響應
系統採用時間片輪轉方式處理服務請求
2. 實時系統
實時系統是指：
系統能及時(或即時)響應外部事件的請求，在規定的時間內完成對該事件的處理，並控制所有實時任務協調一致地執行。
實時系統的實現。
系統必修有能夠保證其承擔的多個任務在規定的時間完成，排程和能力是關鍵。
按任務執行時是否呈現週期性來劃分：
週期性實時任務
非週期性實時任務——截止時間
根據對截止時間的要求來劃分：
硬實時任務
軟實時任務
1.併發
並行性：兩個或多個事件在同一時刻發生。
單處理器系統中，多道程式在巨集觀上看似並行，實際在微觀上是多道程式占用cpu交替執行的，並不是真正的「並行」。多處理器系統才有cpu並行。
2.共享
系統中的資源可供記憶體中多個併發執行的程序(執行緒)共同使用。主要有兩種共享方式：
互斥共享方式：
對臨界資源（如印表機）採用該方式，資源分配給某程序後未釋放前，不能被其他程序所用。
臨界資源(獨佔資源)：一段時間內只允許乙個程序訪問的資源。
同時訪問方式：
對允許「同時」訪問的資源（如磁碟）採用該方式，但「同時」仍然是「巨集觀並行微觀序列」的，不是真正的同時
3.虛擬
通過某種技術把乙個物理實體變為若干個邏輯對應物（使用者感覺上的東西），兩種實現方式：
時分復用
乙個物品被多人分時使用，在一段時間內就表現為每個人都有乙個該物品可用，1虛擬為n。
空分復用
乙個物品劃分為多個部分，多個人每人都有一部分可用，主觀上看也是1虛擬成n。
４.非同步性
指程序的執行順序和執行時間的不確定性
程序的執行速度不可預知
由於資源等因素限制，程序通常不能一氣呵成地執行完，多個程序併發執行是「時走時停」的，不可預知每個程序的執行推進快慢；
允許非同步，但結果應正確
只要環境相同，無論快慢，結果應該相同（可再現性），這需要程序互斥和同步手段來保證。
處理機管理功能（作業管理）
儲存器管理功能
裝置管理功能
檔案管理功能
使用者介面
1.處理機管理功能
傳統多道程式系統，處理機分配和執行都以程序為基本單位，對處理機的管理，就是對程序的管理。引入執行緒後，也包括對執行緒的管理。
主要解決記憶體中多道併發執行的「程序」如何占用cpu,如何執行的問題。
2. 儲存器管理功能
1）記憶體分配：為每道程式分配記憶體空間（包產到戶）具體分配涉及許多細節：
分配方式：動態、靜態
分配機制需要的資料結構、分配演算法、**記憶體功能
2）記憶體保護：確保每道使用者程式都只在自己的記憶體空間中執行
需要乙個硬體——界限暫存器，存放正在執行程序的記憶體上下界，每條指令的訪問位址都要進行越界檢查，一般用硬體實現檢查。
3）位址對映(變換)：程序的邏輯位址到記憶體實體地址的對映。
程式編譯形成的目標程式位址都是從0開始，是邏輯位址
真正調入記憶體某個空間存放的位址是實體地址
4）記憶體擴充：用虛擬儲存技術解決記憶體容量不足的問題；
請求調入功能
頁面置換功能
3. 裝置管理功能
1）緩衝管理：匹配cpu和外設的速度，提高兩者的利用率和並行操作程度；
2）裝置分配：按某種裝置分配策略，為之分配所需的裝置;
應設定裝置控制表等資料結構記錄裝置及其控制器的識別符號和狀態;不同的裝置，分配方式不同
3）裝置處理：裝置處理程式即驅動程式，及時x響應裝置控制器請求，實現cpu和裝置控制器之間的通訊。
4. 檔案管理功能
1）儲存空間的管理：分配外存空間，提高外存的利用率，提高檔案系統的執行速度;
需要相應的資料結構，記錄檔案儲存空間的使用情況；要有對儲存空間分配和**的功能
2）目錄管理：為檔案建立目錄項，並有效組織，實現方便的按名訪問;提供快速的目錄查詢手段，提高檔案檢索速度；還需實現檔案共享。
3）檔案的讀寫管理和保護：讀寫操作與有效的訪問控制功能。
5. 使用者介面
1）命令介面
使用者可通過鍵盤終端發出命令以控制作業的執行。
聯機使用者介面：由一組磁碟操作命令和命令解釋程式組成。
離線使用者介面：由一組作業控制語言組成，如批處理檔案。
2）程式介面
使用者程式在執行中訪問系統資源而設定，由一組系統呼叫組成。
早期組合語言才能使用，後高階語言及c語言中都給出了系統呼叫對應的庫函式。
3）圖形介面
1.傳統的os結構
a.無結構的os b.模組化os結構 c.分層式os結構
2.微核心os結構
a.client/server模式 b.物件導向程式設計技術 c.微核心
微核心的描述
1）足夠小的核心
微核心並非乙個完整的os。與硬體緊密相關，實現較基本功能，複雜客戶和伺服器通訊。
2）基於c/s模式
3）應用」機制與策略分離「原理
機制——實現某一功能的具體執行機構，位於基層；策略——借助某些引數和演算法實現功能優化或達到不同功能目標，位於系統高層。
4）採用物件導向技術。
微核心包含的基本功能：
程序（執行緒）管理，包括程序排程、程序通訊、程序同步等；低階儲存管理；中斷和陷入處理。
排程演算法、虛擬記憶體的頁面置換演算法等都放入外部伺服器中實現。
微核心的優點
靈活、可擴充：可選配功能伺服器模組
增強可靠性：核心是穩定的核心，只有它能直接訪問硬體。伺服器在使用者態出錯絕不會導致系統癱瘓。
可移植性：作業系統絕大部分（各種伺服器程式）與硬體平台無關，在不同硬體平台間移植時修改比較小。
該機制尤其適用於分布式系統
採用物件導向技術，減少開發開銷
作業系統（作業系統引論）
方便性 方便使用者進行操作計算機 有效性提高系統資源的利用率 提高系統的吞吐量，加速程式的執行 可擴充性 方便地增添新的模組和功能，以及對原有的功能模組進行修改 開放性能夠遵循世界標準規範 os作為使用者和計算機硬體系統之間的介面 使用者能夠通過作業系統來使用計算機系統 os作為計算機資源的管理者 ...
作業系統引論
作業系統引論 目的 方便性，有效，可擴充套件，開放 方便性主要是提供結構，有效性主要是充分管理計算機資源。可擴充套件主要是指能夠增加新的模組。開放主要是指彼此相容。管理計算機資源主要是處理機管理，儲存器管理，檔案管理，裝置管理。發展過程 無作業系統的計師算計系統 彈道批處理，多道批處理，分時系統和實...
作業系統引論
併發 共享 虛擬 非同步 1 在多道程式環境下，一段時間內有多道程式在同時執行 2 而通常的程式是靜態實體，它們是不能併發執行的 3 為了使程式能併發執行，系統必須分別為每個程式建立程序。這裡就引進了程序和執行緒的概念 4 在作業系統中引入程序的目的是使程式能併發執行 5 併發與並行的區別 系統中的...