作業系統0x00 作業系統的基本概念

1.1.3 作業系統的目標和功能

作業系統是指控制和管理整個計算機系統的硬體與軟體資源，合理地組織、排程計算機的工作與資源的分配，進而為使用者和其他軟體提供方便介面與環境的程式集合。作業系統管理各種計算機硬體，為應用程式提供基礎，並充當計算機硬體與使用者之間的中介，是最基本的系統軟體。

作業系統中兩個最基本的特徵：併發和共享。

併發是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。作業系統的併發性是指計算機系統中同時存在多個執行的程式，因此，它具有處理和排程多個程式同時執行的能力。在作業系統中引入程序的目的是使程式能併發執行。

注意同一時間間隔（併發）和同一時刻（並行）的區別，在多道程式環境下,一段時間內，巨集觀上有多道程式在同時執行，而在每個時刻，單處理機環境下，實際技能有一道程式執行，因此微觀上這些程式仍是分時交替執行的。作業系統的併發性是通過分時得以實現的

注意，並行性是指系統具有同時進行運算和操作的特性，在同一時刻能完成兩種或兩種以上的工作。並行性需要有相關硬體的支援，如多流水線或多處理機硬體環境。

指系統中的資源可供記憶體中多個併發執行的程序共同使用。

（1）互斥共享：

僅當程序a訪問完並釋放該資源後，才允許另乙個程序對該資源進行訪問，我們把這種資源共享方式稱為互斥共享，而把在一段時間內只允許乙個程序訪問的資源稱為臨界資源或獨佔資源。計算機系統中的大多數物理裝置及某些軟體中所用的棧、變數和**都屬於臨界資源。

（2）同時訪問：

允許資源在一段時間內有多個程序「同時」訪問。這裡所說的「同時」通常是巨集觀上的。而在微觀上，這些程序可能是交替地對該資源進行訪問即「分時共享」的。可供多個程序「同時」訪問的典型資源是磁碟裝置。

指把乙個物理上的實體變為若干邏輯上的對應物。作業系統的虛擬技術可歸納為：時分復用技術（如處理器的分時共享）、空分復用技術（虛擬儲存器）。

多道程式環境允許多個程式併發執行，但由於資源有限，程序的執行並不是一貫到底的，而是走走停停的，他已不可預知的速度向前推進，這就是程序的非同步性。

（1）處理機管理

在多道程式環境下，處理機的分配和執行都是以程序為基本單位，因而對處理機的管理可歸結為對程序的管理。程序管理的主要功能包括程序控制、程序同步、程序通訊、死鎖處理、處理機排程等。

（2）儲存器管理

主要包括記憶體分配、位址對映、記憶體保護與共享和記憶體擴充等功能。

（3）檔案管理

包括檔案儲存空間的管理、目錄管理及檔案讀寫管理和保護等。

（4）裝置管理

主要任務是完成使用者的i/o請求，方便使用者使用各種裝置，並提高裝置的利用率。

命令介面

程式介面（系統呼叫）

使用者利用這些操作命令來組織和控制作業的執行。

程式設計人員可以使用它們來請求作業系統服務。