1 2什麼是作業系統

2022-03-15 15:57:33 字數 1966 閱讀 4253

前言思維導圖

作業系統的定義

很多書本上,都有對作業系統的定義,但直到現在,作業系統都沒有乙個完整、精確、公認的定義,因為它的外延和邊界都不是固定的。我們現在先從功能的角度來對作業系統進行乙個定義:

對上:作業系統是乙個控制軟體,它控制了計算機系統中的應用程式怎麼執行。作業系統還為使用者提供了各種服務,例如放歌。如果乙個計算機,沒有作業系統,那這些服務都是不存在的。

對下:作業系統是乙個資源控制器,資源指的是cpu、記憶體、磁碟、外設等,作業系統將這些資源進行共享、分配、協調。我們的計算機有各種應用程式,會去搶占這些資源,那麼我們的作業系統,可以把這些應用程式協調好。

作業系統就像乙個管理員,它管理計算機的應用服務,硬體。

那麼對於硬體,作業系統是如何能對它們進行管理的呢?

這些物理資源,作業系統會對它們進行乙個抽象:

- cpu抽象成了程序

- 磁碟抽象成了檔案

- 記憶體抽象成了位址空間

剛剛我們從功能的角度定義了作業系統,下面我們從軟體的角度來定義作業系統。

軟體我們首先可以把它分類兩大類:

系統軟體

作業系統屬於系統軟體,而對於系統軟體,我們可以進一步細化為:

功能軟體:是指的有特定功能的軟體,例如編譯器、庫。

作業系統:負責的對硬體的管理和控制。作業系統軟體其實分為兩個層面

shell:作業系統對外暴露的介面,提**用服務給使用者使用,我們可以通過gui來操作,也可以通過命令列來操作。

我們著重觀察的重點,其實是kernel,從作業系統的核心來了解它到底是什麼。

kernel由哪些部分組成呢?如下:

我們之前提到,作業系統可以對cpu進行管理,其實主要是由cpu排程器來完成的。而物理記憶體管理與虛擬記憶體管理,是對我們的記憶體進行管理的。檔案系統管理,其實是建立在disks(disks是磁碟塊的乙個操作單位,可以進行讀、寫的操作來儲存資料)之上的,但是disks是抽象的概念,因此有了檔案系統管理。

終端處理與裝置驅動,是kernel核心的底層,直接與硬體打交道,它是作業系統非常重要的乙個單元,有了它,我們的作業系統才能對上提供各種應用服務。

作業系統架構層次結構

作業系統的位置,是在硬體之上,應用程式之下的。

作業系統核心的特徵

我們可以在計算機中同時執行多個應用程式,作業系統對它們進行管理。這裡我們需要注意一下併發與並行的區別,併發指的是乙個時間段內,多個程式執行。並行指的是乙個時間點內,多個程式執行。當我們只有乙個cpu的時候,並行是不存在的

共享讓我們的應用程式可以訪問各種各樣的資源。共享有兩種型別,一種是互斥共享,一種是「共享」訪問。我們的作業系統管理的資源,其實在乙個時間點上,是乙個應用服務只能訪問乙個資源,當然,這是跟資源的粒度相關。

這個我們在前面已經提到了,就是將cpu虛擬成了程序,磁碟抽象成了檔案等。在虛擬的條件下,我們可以將一台物理機器,虛擬成多台機器。

我們的程式執行並不是一貫到底,而是走走停停,向前推進的速度不可預知。但是只要執行的環境相同,我們程式非同步執行的結果都會是一樣的,例如1+1=2,在同等環境下,非同步執行的結果都會是一樣的。

總結

對於作業系統的定義,可以從控制的層面、軟體的層面來進行理解。

對於作業系統的組成,我們需要知道shell和kernel,在本篇部落格中,我們側重的是kernel的講解。

對於作業系統的位置,我們需要知道它面向硬體,在硬體之上,軟體之下的。

對於作業系統的特徵,我們需要記住併發、共享、虛擬、非同步。

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什麼是作業系統

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