本章主要是简单介绍操作系统的基本知识，如：功能、分类、结构、运行环境等。最后讲了现代操作系统的主要特点。
1.1操作系统的定义
操作系统（Operating System）简称OS
基本概念
计算机系统：
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硬件
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软件（操作系统就是计算机系统的一种大型软件）
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系统软件：用于计算机的管理、维护、控制和运行及对运行的程序进行翻译、装入等服务
- 操作系统（核心）（管理计算机的资源和控制程序的执行）
- 语言处理系统（包含对各种语言的编译、解释和汇编的程序）
- 例行服务系统
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应用软件
为某应用需要而设计的程序/用户为解决某问题而编制的程序或程序系统
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计算机系统的视图
操作系统是对硬件的第一次拓展
操作系统的基本功能
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人机交互界面
目标：提供友好的用户访问接口
OS向上提供两种接口：
- 系统命令：供用户使用组织和控制自己作业运行。如：shell命令语言，GUI（图像用户处理界面）
- 编程接口：供用户程序和系统程序调用os功能。如：高级语言库函数
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资源管理
计算机系统与os功能模块一一对应：
计算机系统组成 OS功能模块 软件资源 文件管理 处理器 处理器与进程管理 存储器 存储管理 外部设备 设备管理 运行任务控制 作业管理 各功能的作用与主要内容：
- 文件管理
- 目的：更好组织文件，方便使用；解决软件资源的存储、共享、保密和保护功能。
- 内容：
- 文件存储空间管理（如何存放信息以提高空间利用率与读写性能）
- 目录管理（解决信息检索问题）
- 文件的读写管理
- 文件的存取控制（解决信息安全问题，针对用户设置读写权限）
- 存储管理（管理主存资源，不管理外存）
- 目的：提高利用率/方便用户使用；提供足够的存储空间、方便进程并发运行
- 内容：
- 存储的分配与回收
- 地址映射（逻辑地址到物理地址到映射）
- 存储保护（保证进程间互不干扰、相互保密）
- 内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）
- 设备管理
- 内容：
- 设备分配与回收
- 缓冲区管理（匹配 CPU 与外设的速度，提高利用率）
- 内容：
- 处理器和进程管理
- 目的：完成处理器资源的分配调度功能（调度的单位可为进程或线程
- 内容：
- 进程控制：主动改变进程的状态（创建、撤销、挂起、改变运行优先级）
- 进程同步：协调并发进程间的推进步骤，以协调资源共享
- 进程通信：进程间传送信息，也可以协调并发进程间的推进步骤
- 进程调度
- 作业管理（大型操作系统中才提供作业管理）
- 内容：
- 作业控制语言：供用户写说明书
- 作业调度：在满足资源需求的情况下，选择哪些作业投入运行
- 内容：
- 文件管理
*1.2操作系统的形成和发展
第一阶段：手工阶段（40 年代）
用户为专业人员，编程用机器语言，输入输出为卡片； 用户占用全部资源，CPU 等待用户
第二阶段：批处理操作系统（50 年代）
出现了操作系统的雏形：监控程序（主机上的控制程序） 出现高级语言与汇编语言 发明了晶体管
60 年代两大突破：通道技术与中断技术 通道：是一种专门的部件，负责外部设备与内存之间信息的传输
单道批处理系统
特征：自动、顺序、单道 问题：只有一个作业在运行；CPU 经常空闲，I/O 设备太慢；没有交互能力，用户无法干预作业的运行
多道批处理操作系统
多道程序设计思想：几道相互独立的程序同时运行。 特点：宏观上同步，微观上串行（各作业交替使用 CPU）
第四阶段
分时操作系统
多个用户使用一台计算机，多个程序分时共享硬件和软件资源
实时操作系统
在一个预定好的时间限制内，对外部或内部的事务进行响应和处理
第五阶段：现代操作系统
微机 os、多处理机 os、分布式 os、嵌入式 os、云计算 os
1.3操作系统的分类
按 os 功能分：
- 单用户操作系统 一个用户独占计算机资源
- 批处理操作系统 用户把问题、数据与作业说明书交给操作员，操作员将一批算题输入计算机，然后由操作系统执行。这种批量化处理作业的 os 称为批处理 os 分为单道批处理 os 与多道批处理 os
- 分时操作系统
- 实时操作系统 解决对时间要求高的问题，许多都是专用系统
- 网络操作系统 利用计算机网络提供网络通信和网络资源共享功能的 os
- 分布式操作系统 网络 os 的一种。要满足以下条件：系统中任意两台电脑都可以交换信息；无主次之分；系统资源为所有用户共享；系统中多个计算机协作完成同一个共同任务
- 嵌入式操作系统
1.4操作系统的运行环境
与 os 的五个资源管理功能密切相关的硬件环境：
- 中央处理器
- 特权指令（用户不能使用，只能 os 使用）
- 程序状态字（PSW）
- 处理器状态 分为管态（os 管理程序运行的状态）与目态（用户程序运行时状态）