浅谈操作系统概念，作用，特性及分类

操作系统概念：

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合

 

操作系统作用：

1.资源的管理者
2.向用户提供各种服务
3.对硬件机器的扩展 

 

第1点中：

资源分配策略——算法

静态分配策略：把进程所有需要的资源先都分配给它，但这就导致了有些时候一些资源没有被该进程用到，这就导致了资源浪费问题

动态分配策略：进程什么时候需要就什么时候给它，若该资源已被占用则该进程阻塞并进入该资源相应的等待队列中

资源管理：进/线程管理，存储管理，文件管理，设备管理，用户接口管理等等

 

 

OS特征：

并发，共享，虚拟，随机

并发/并行

 

之前在知乎上看到了关于这两者有趣的比喻：

设想一个场景你正在吃饭，然后有个电话打进来：

1.你等吃完饭后再去接电话，这说明你不支持并发也不支持并行

2.你先接电话，接完后吃饭，这说明你支持并发

3.你一边吃饭一边打电话，这说明你支持并行

这是具体到人，即人为处理器。

 

下一个具体到嘴巴，即嘴巴为处理器：

1.你咽一口饭，然后接一句电话，这说明你支持并发，有个先后逻辑关系，就是之前的逻辑上的概念

2.你咽一口饭还要说一句话，一张嘴办不到这事，至少有两张嘴引申过来就需要两个或两个以上的处理器，就是之前物理上的概念

另个说法：

并发是指程序的结构，并行为程序运行时的状态

并行即为同时执行，判断一个程序是否处于并行状态，看同一时间点是否有超过1个工作单位运行，其中单线程是无法达到并行，因为只有一个工作单位，要将其达到多线程或多进程即可并行。

并发为程序结构使多个操作可以在重叠时间段内进行

 

这样看来并行当然是在重叠时间段内进行，但

 

task1与task2在重叠的时间段里进行，但是同一时间点仅仅只有一个代码段（黑色体为某代码）执行，这不是并行便为并发，并发并不描述程序执行的状态，它描述的是一种设计，是程序的结构

 

个人理解：

并发：进程B开始时间是在进程A开始时间与结束时间之间（强调时间段），称A与B并发（逻辑上）

并行：同一时间（强调时间点）两个进程运行在不同机器或同一机器不同核心上（物理上）                                                     可能在平时用的时候并不是很注重这些方面的细分    →  。→

 

 

共享：

操作系统与多个用户程序共同使用计算机系统中资源，其中分为互斥共享（资源不能同时使用），同时共享（资源可以同时使用）。

 

虚拟：

一个物理实体银蛇为人若干个对应逻辑实件（分时或者分空间）

存储器中每个进程都有独立的的虚拟地址空间（存代码，数据，堆栈）

 

随机：

OS要对不可预测的事件进行响应处理

 

 

OS分类：

①批处理操作系统

工作方式：

1.用户将作业（作业：由作业说明书（由作业控制语言编写的），用户程序，数据组成，而且都是以卡片的形式，输入设备为卡片机）交给系统操作员

2.系统操作员将许多用户作业组成一批作业输入到计算机系统中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业留

3.启动OS

4.OS自动一次执行每个作业，用户无法干预这一过程

5.由操作员将执行结果交给用户

 

追求目标：提高资源利用率，增加作业处理吞吐量

 

总体过程：从卡片机读入用户作业和编译链接程序，编译链接用户作业生成可执行程序，执行程序，输出执行结果

问题：慢速I/O设备与CPU处理速度相差太大，这就导致了当CPU需要数据处理时，I/O设备半天读不进来给CPU，或者半天输不出去数据，此时CPU都要等待即为空闲状态。

解决方案：

出现了卫星机：慢速I/O设备和高效计算机间再加一个较差的计算机作为缓冲，就像内存与CPU间加上了cache，卫星机接收用户的输入与输出，中间结果存在磁带上，这样CPU就无需等待，这样解决方案叫脱机，即脱离了中间那台高效的计算机。

 

 

批处理系统又分成： 

单道批处理OS：

 

 

 

 

多道批处理OS：

 

spooling技术：

利用磁盘做缓冲，将输入，计算，输出分别组成独立的任务流，使I/O和计算并行（假脱机：磁盘在搞笑的计算机上）

1.用户作业输入磁盘输入井

2.按照某种调度策略，选几个搭配得当的作业调入内存

3.作业运行结果输出到磁盘的输出井

4.运行结果从输出井到打印机   （输入输出只到输入或输出井，主机不用直接与慢速的I/O打交道，高效快速）

ps：现代打印机仍用这种技术

 

应用spooling技术后：

 

 ②分时操作系统

工作方式：多个终端（只有I/O设备没有计算能力）连接到同一主机中，然后OS将CPU时间分成若干个片段，OS以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务，每次服务使用掉一个时间片

追求目标：及时响应               ps.响应时间：以终端发出命令到系统给予回答所经历的时间

 

 ③实时操作系统

指计算机能及时响应外部时间请求，在规定的严格时间内完成对该事件处理

追求目标：对外部请求在严格时间范围内做出响应

 

作者水平有限，文章肯定有错还请各位指点！！！感谢！！！