操作系统

1、为何要有操作系统？

操作系统是管理计算机电脑硬件和软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核和基石，简单地说，就是应用程序和计算机之间的媒介，应用程序通过调用操作系统提供的接口操作硬件。常见的操作系统有Windows，Linux，Unix，类Unix，DOS。

2、操作系统的位置

位于计算机和应用软件之间的系统软件，操作系统由内核（运行于内核态，管理计算机的硬件资源）和系统调用（API，应用程序编程接口，运行于用户态，为应用软件程序员提供编程接口）组成。

3、操作系统的功能

（1）进程与处理机管理，（2）作业管理，（3）存储管理，（4）设备管理，（5）文件管理。简单来讲，操作系统管理计算机系统的硬件、软件及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。

4、操作系统的发展

1）手工操作（无操作系统），

（1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。

（2）CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。

2）批处理系统（脱机批处理系统和联机批处理系统）

加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程序、数据和命令）。

3）多道程序系统

就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。

（1）多道：系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。

（2）成批：在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生交互作用，即：作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。

4）分时系统

由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。分时技术：把处理就的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。

5）实时系统

实时系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。实时系统的特点有：

（1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。

（2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。

6）通用操作系统

具有多种类型操作特征的操作系统。可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。

7）现代操作系统

进入20世纪80年代，大规模集成电路和超大规模集成电路（IC）工艺技术的飞跃发展，微处理机的出现和发展，掀起了计算机大发展大普及的浪潮。一方面迎来了个人计算机的时代，同时又向计算机网络、分布式批处理、巨型计算机和智能化方向发展。于是，操作系统有了进一步的发展，如：个人计算机操作系统（Windows，Linux）、网络操作系统、分布式操作系统等。

5、多道技术

是指在内存中存放多道作业，运行结束或出错，自动调度内存中另一道作业运行。

（1）资源利用率高（CPU、内存、I/O设备）。由于内存中装入了多道程序，使它们共享资源，保持系统资源处于忙碌状态，从而使各种资源得以充分利用。
（2）系统吞吐量大。由于CPU和其它系统资源保持“忙碌”状态，而且仅当作业完成或运行不下去时才切换，系统开销小，所以系统吞吐量增加