計算機作業系統概述OS
- 計算機系統概述
- 從控制方式來看作業系統
- 從應用領域看作業系統
- 資源管理的視角來看作業系統
- 管理計算機系統的軟硬體資源
- 控制程式執行的視角來看作業系統
- 多道程式同時計算的宏觀分析
- 多道程式設計及優點
- 操作控制的視角來看作業系統
計算機系統概述
OS是計算機系統最基礎的系統軟體，管理軟硬體資源，控制程式資源，改善人機界面，合理組織計算機作業流程，為用戶使用計算機提供良好的運行環境，
作業系統：
換句話來說：
作業系統是方便用戶、管理和控制計算機軟硬體資源的系統程式集合，
從用戶角度看：OS管理計算機系統的各種資源，擴充硬體的功能，控制程式的執行，
從人機互動看：OS是用戶與機器的介面，提供良好的人機界面，方便用戶使用計算機
從系統角度來看：OS是一個大型軟體系統，其功能復雜，體系龐大，采用層次式、模塊化的程式結構，
作業系統組成：
- 行程調度子系統
- 行程通信子系統
- 記憶體管理子系統
- 設備管理子系統
- 檔案管理子系統
- 網路通信子系統
- 作業控制子系統
從控制方式來看作業系統
- 多道批處理作業系統，采用脫機控制方式
- 分時作業系統，采用互動控制方式
- 實時作業系統
從應用領域看作業系統
- 服務器作業系統、
- 并行作業系統
- 網路作業系統、
- 分布式作業系統
- 個人機作業系統、
- 手機作業系統
- 嵌入機作業系統、
- 傳感器作業系統
資源管理的視角來看作業系統
其實主要是來了解計算機系統的資源問題
理解軟硬體資源的管理
理解屏蔽資源底層的使用細節
理解資源的共享與分配
作業系統的資源
硬體資源：
處理器 主存 外設 等
資訊資源：
資料 程式
管理計算機系統的軟硬體資源
處理器資源：哪個程式占處理器運行
記憶體資源：程式、資料在記憶體中如何分布
設備管理:如何分配、去配合使用設備
資訊資源管理:如何訪問檔案資訊
信號量資源：如何管理行程之間的通信
程式設計的時候，也要屏蔽資源使用的底層細節：
驅動程式：最底層的、直接控制和監視各類硬體資源的部分
職責是隱藏底層硬體的具體細節，并向其他部分提供一個抽象的、通向的介面
如果有面向物件的思想，這就可以理解為抽象思維，可以理解為封裝，我來隱藏具體的細節實作，你想要什么，我給你們什么，并且，我提供通用的介面，或者說我提供通用抽象介面，具體細節，由你們自己來實作，來進行操控，
比如說：列印一段文字或一個檔案，既不需要知道檔案資訊存盤在硬碟上的細節，也不必知道具體列印機型別和控制細節
很多時候，在程式設計的時候，要考慮的問題就是資源共享與分配的問題，這也是迫切需要解決的問題
資源的共享與分配方式：
資源共享方式：
- 獨占使用方式
- 并發使用方式
資源分配策略：
- 靜態分配策略
- 動態分配策略
- 資源搶占策略
控制程式執行的視角來看作業系統
多道程式同時計算
CPU速度與io速度不匹配的矛盾
只有讓多道程式同時進入記憶體爭搶CPU運行，才可以能夠使得CPU和外圍設備充分并行，從而提高計算機系統的使用效率
多道程式同時計算的宏觀分析
獨占計算機單道運行均需1小時，占用cpu時間約18分鐘，CPU利用率為30%
按照多道程式設計方法同時運行，CPU利用率大約可以達到50%，由于提供36分鐘的CPU時間，大約運行72分鐘，考慮到os的調度開銷，實際花費時間可能要長一些，這還是建立在兩個程式的占用CPU有資源占用沖突的基礎之上，因為整個程式在跑，并不是一直在使用cpu 資源，如果整個程序都在占用cpu 的資源的話，這種情況下，即使采用了多道程式設計思想，其實也并不是能絕對解決不匹配的問題，以及提升性能，但是對于有些對cpu占用沖突的時候，多道程式可能會出現對資源的搶占，誰搶到誰去執行，但是有些時間段并不涉及到cpu的搶占，所以說，有一執行緒可以執行，如果說使用單道的話，其實其他的未利用cpu資源的情況下，就屬于是對資源的浪費，對處理程式的性能也存在很大的弊端，因為很多時候不使用cpu資源的情況下，可以讓其他程式去使用，使得可以利用起來這個資源，但是可能對于單道的這套程式來講，時間可能會延長，因為涉及到cpu的時間搶占，導致，1小時內，并沒有把程式處理完，但是對于整體而言，平均時間肯定是大大提高，本來120分鐘完成的事情，現在可能80分鐘就完成，
多道程式設計及優點
多道程式設計： 指讓多個程式同時進入計算機的主存盤器進行計算
多道程式設計優點：
- Cpu與外部設備充分并行
- 外部設備之間充分并行
- 發揮cpu的使用效率
- 提高單位時間的算題量
多道程式系統的實作
為進入記憶體執行的程式建立管理物體：行程
OS應能管理與控制行程程式的執行
OS協調管理各類資源在行程間的使用
1.處理器的管理和調度
2.主存盤的管理和調度
3.其他資源的管理和調度
多道程式系統的實作要點：
- 如何使用資源：呼叫作業系統提供的服務例程（如何陷入作業系統）
- 如何復用CPU：調度程式（在cpu空閑時讓其他程式運行）
- 如何使用CPU與IO設備充分并行：設備控制器與通道（專用的io處理器）
- 如果讓正在運行的程式讓出cpu:中斷（中斷正在執行的程式，引入os處理）
操作控制的視角來看作業系統
計算機系統操作方式：
- Os規定了合理操作計算機的作業流程
- Os的操作介面—系統介面
- Os提供給用戶的功能級介面，為用戶提供的解決操作計算機和計算共性問題所有服務的集合
Os的兩類作業級介面：
- 脫機作業控制方式
用戶:撰寫作業說明書，確定作業加工控制步驟，并與程式資料一并提交
操作員:通過控制臺輸入作業
OS:通過作業控制程式自動控制作業的執行
Eg:
批處理os的作業控制方式，UNIX的shell程式 DOS的bat檔案
- 聯機作業控制方式
計算機:打開終端 鍵盤/顯示幕等
用戶:登錄系統
OS:提供命令解釋程式
用戶：聯機出入命令，直接控制作業步驟的執行
Eg:分時os的互動控制方式
命令解釋程式:
接收和執行一條用戶提出的對作業的加工處理命令當一個新的批作業被啟動，或新的互動型用戶登錄進系統時，系統就自動的執行命令解釋程式，負責讀入控制卡或命令列，做出相應的解釋，并予以執行
會話語言:可編程的命令解釋程式
圖形化的命令控制方式
多通道的命令控制方式
無論通過哪種控制方式來進行的，其實對于命令解釋程式處理程序而言，其實都是大同小異的
命令解釋程式處理程序：
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