計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第一章)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第一章)目錄contents操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境01操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，為用戶提供便利的操作界面和環(huán)境。定義操作系統(tǒng)的主要功能包括資源管理、任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備管理、用戶界面等。功能操作系統(tǒng)的定義與功能桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)等。根據(jù)使用領(lǐng)域根據(jù)源代碼根據(jù)訪問級(jí)別開源操作系統(tǒng)、閉源操作系統(tǒng)等。裸機(jī)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、通用操作系統(tǒng)等。030201操作系統(tǒng)的分類并發(fā)性共享性虛擬性穩(wěn)定性操作系統(tǒng)的基本特征01020304操作系統(tǒng)能夠同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)或事件，實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行。操作系統(tǒng)中的資源如CPU、內(nèi)存、文件等可以被多個(gè)任務(wù)共享。通過技術(shù)手段將物理實(shí)體如硬件設(shè)備轉(zhuǎn)換為邏輯概念，提供給用戶或應(yīng)用程序使用。操作系統(tǒng)需要具備高可用性和穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速恢復(fù)。02操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算和工程設(shè)計(jì)，沒有專門的操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)資源。用戶需要直接與硬件交互，編寫和執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)資源利用率低下，程序開發(fā)困難。用戶將作業(yè)提交給操作員，操作員將作業(yè)排入隊(duì)列，等待計(jì)算機(jī)空閑時(shí)執(zhí)行。提高了計(jì)算機(jī)資源的利用率和程序執(zhí)行的效率。批處理操作系統(tǒng)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的成批處理。批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)與一臺(tái)計(jì)算機(jī)交互。系統(tǒng)按照時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式為每個(gè)用戶服務(wù)，每個(gè)用戶感覺自己是獨(dú)占計(jì)算機(jī)的。實(shí)現(xiàn)了多個(gè)用戶對(duì)計(jì)算機(jī)資源的共享，提高了資源利用率。分時(shí)操作系統(tǒng)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)出現(xiàn)。個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面向個(gè)人用戶，提供友好的人機(jī)界面和豐富的應(yīng)用軟件。個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用。個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)資源，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和安全保障。分布式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算和處理，提高系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)03操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入標(biāo)題02010403整體結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，為上層應(yīng)用軟件提供服務(wù)。操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)還包括一些輔助功能，如內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等，以支持內(nèi)核和用戶界面正常運(yùn)行。操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)還包括系統(tǒng)調(diào)用接口，它提供了一組系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，允許應(yīng)用程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)。操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)核和用戶界面兩部分，內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理硬件和軟件資源，用戶界面是用戶與計(jì)算機(jī)交互的接口。進(jìn)程是操作系統(tǒng)中一個(gè)重要概念，它是程序的執(zhí)行實(shí)例。進(jìn)程管理包括進(jìn)程的創(chuàng)建、終止、阻塞、喚醒等操作，以及進(jìn)程間的通信和同步機(jī)制。進(jìn)程的狀態(tài)信息保存在進(jìn)程控制塊PCB中，包括進(jìn)程ID、內(nèi)存指針、文件描述符表等。進(jìn)程調(diào)度程序負(fù)責(zé)根據(jù)一定的調(diào)度算法選擇一個(gè)就緒狀態(tài)的進(jìn)程來執(zhí)行。01020304進(jìn)程管理存儲(chǔ)管理是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)存的子系統(tǒng)。常見的存儲(chǔ)管理算法有分頁、分段和段頁式等。存儲(chǔ)管理包括內(nèi)存的分配和回收、內(nèi)存空間的擴(kuò)展和收縮、內(nèi)存保護(hù)和地址映射等功能。存儲(chǔ)管理還涉及到虛擬內(nèi)存的概念，通過將部分硬盤空間映射到內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存空間的擴(kuò)展。存儲(chǔ)管理文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)文件的子系統(tǒng)。文件系統(tǒng)通常采用目錄結(jié)構(gòu)來組織文件，并提供了文件屬性的管理功能，如訪問權(quán)限控制、文件加密等。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)提供了一種統(tǒng)一的抽象模型來訪問數(shù)據(jù)文件，包括文件的創(chuàng)建、刪除、打開、關(guān)閉、讀寫等操作。常見的文件系統(tǒng)類型有FAT32、NTFS、ext4等，它們?cè)诓煌牟僮飨到y(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。設(shè)備管理是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理外部設(shè)備的子系統(tǒng)。設(shè)備管理涉及到硬件設(shè)備的抽象表示，通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件設(shè)備進(jìn)行交互。設(shè)備管理包括設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)、設(shè)備的分配與回收、設(shè)備的輸入輸出控制等。設(shè)備管理還涉及到設(shè)備的并發(fā)訪問控制和緩沖區(qū)管理等機(jī)制，以確保設(shè)備的高效使用和數(shù)據(jù)的安全性。設(shè)備管理04操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境硬件環(huán)境操作系統(tǒng)對(duì)中央處理器的管理主要體現(xiàn)在對(duì)處理器的分配與調(diào)度上。操作系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的管理主要體現(xiàn)在對(duì)內(nèi)存的分配與回收上。操作系統(tǒng)對(duì)輸入輸出設(shè)備的管理主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和緩沖上。操作系統(tǒng)對(duì)文件系統(tǒng)的管理主要體現(xiàn)在對(duì)文件的存儲(chǔ)、檢索和刪除上。中央處理器存儲(chǔ)器輸入輸出設(shè)備文件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)的基本軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的硬件和應(yīng)用程序，包括操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件是專門設(shè)計(jì)用于執(zhí)行特定任務(wù)或提供特定服務(wù)的軟件，例如辦公軟件、圖像處理軟件等。應(yīng)用軟件軟件開發(fā)工具是用于幫助開發(fā)人員創(chuàng)建、測試和調(diào)試軟件的工具，例如編譯器、調(diào)試器等。軟件開發(fā)工具軟件環(huán)境圖形用戶界面圖形用戶界面是一種讓用戶通過圖形化元素來與計(jì)算機(jī)交互的方式，例如Windows和MacOS的桌面環(huán)境。命令行界面命令行界面是一種讓用戶通過輸入命令來與計(jì)算機(jī)交互的