第一章：操作系统概述

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第一章：操作系统概述

1946年，第一台通用计算机 ENIAC，标志着现代计算机的诞生，是计算机发展史上的里程碑。

计算机的发展历程

计算机系统的组成

什么是操作系统（OS，Operating System）：一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用程序的集合。

操作系统在计算机中的地位，也就是我们为什么要学习操作系统，它是我们了解计算机底层的基石。

操作系统的目标有四个：

• 方便性 (Convenience)
• 有效性 (Effciency)
• 可扩充性 (Scalability)
• 开放性 (Opennesss)

操作系统的作用：

1. 从用户角度：OS是用户与计算机硬件系统之间的结构（软件接口）
2. 从资源管理角度：OS是计算机系统资源的管理者
   • 处理机管理
   • 存储器管理
   • I/O设备管理
   • 文件管理
3. 从扩充机器的角度：OS实现了对计算机资源的抽象，为用户提供了一台等价的扩充机器。例如虚拟机，虚拟机就是在操作系统的基础上，覆盖了软件，功能变得更加强大的机器。

现代操作系统通常为用户提供三种使用界面：

• 命令
• 图形
• 系统调用

操作系统的发展历程：
操作系统有4个典型的发展阶段，分别是：

• 单道批处理系统
• 多道批处理系统
• 分时系统
• 实时系统

在早期无操作系统阶段，采用人工操作方式，但存在人机矛盾、以及CPU和I/O设备速度不匹配矛盾，当时的解决办法是采用脱机输入输出方式

随着计算机的发展出现了：批处理系统

批处理系统经历了两个阶段：

• 单道批处理系统（Simple Batch Processing System）：在内存中始终只保持一道作业。
• 多道批处理系统（Multiprogrammed Batch Processing System）：在内存中可保留多道作业。

批处理系统的工作方式：

• 用户将作业交给系统操作员
• 系统操作员将许多用户的作业组成一批作业，以脱机输入方式输入到计算机系统中，在系统中形成一个自动转换的连续作业流

设计一个监督程序（Monitor)，由监督程序自动按照一定的策略调度作业一次运行。这个监督程序就是早期操作系统的雏形。

批处理：指对一批作业进行处理，把一批作业以脱机的方式输入到磁盘中，形成后背作业队列。由监督程序(Monitor)控制对其进行连续、自动的调入内存处理。

多道批处理系统：

• 宏观上并发运行：多个作业在内存中共享资源，同一个时间段内同时运行。
• 微观上串行运行：内存中的各个作业交替使用CPU。

无论是单道批处理系统，还是多道批处理系统，都没有人机交互能力，为了实现交互能力，引入了分时系统
分时系统实现的原则：

• 作业直接进入内存
• 不允许一个作业长期占用处理机。为此实现方法为：时间片轮转，即给与每个作业很少的占用CPU的时间，让他们完成一定的任务，而不是等待一个任务完成后，继续下一个任务。

吞吐量：指在单位时间内中央处理器（CPU）从存储设备读取->处理->存储信息的量。