作業系統
作業系統基礎
作業系統概述
作業系統是控制和管理計算機系統中所有軟硬體資源,為用戶提供良好地使用計算機環境的一組程式.是計算機硬體和軟體的介面程式,是計算機系統的大腦.
實作在不同環境下為不同應用目的提供不同形式和不同效率的資源管理,以滿足不同用戶的操作需求
- 直接運行在計算機硬體上,計算機硬體上的第一層軟體
- 對計算機硬體功能的第一次擴充
- 所有軟體都是在作業系統的支持下才能運行,各種型別的計算機都必須配置的軟體
- 管理計算機硬體與軟體資源
- 為用戶提供便捷使用計算機的的計算機程式集合
作業系統的結構和核心概念
UNIX作業系統層次結構(自頂向下):
- Shell解釋程式
- 應用層
- 系統呼叫
- 核心層(內核)
- 硬體層(裸機)
內核
常駐記憶體
負責操縱硬體
用戶介面(外殼)
為用戶使用計算機提供用戶界面
作業系統的分類
常見的作業系統:
- Windows
- Windows Server
- UNIX
- Linux
- Mac OS X
- Android
- iOS
- Windows Phone
批處理作業系統
系統操作員將用戶交來的作業形成一批作業輸入計算機,在系統中形成一個自動轉接的連續的作業流
用戶不直接操作計算機(是一個缺點)
分時作業系統
將CPU時間劃分成若干片段,稱為時間片
主機采用時間片輪轉方式進行處理
實時作業系統
計算機能及時回應外部事件的請求,在嚴格規定的時間內完成對該事件的處理
網路作業系統
在各種計算機作業系統上按網路體系結構協議標準開發的系統軟體
分布式作業系統
多臺計算機通過網路連接在一起而組成的系統,系統中任意兩臺計算機之間可以通過遠程呼叫交換資訊,資源供所有用戶共享
嵌入式作業系統
運行在嵌入式智能芯片中
作業系統的功能
管家(管理軟硬體資源)和服務生(提供用戶與計算機的互動介面)
作業系統可看成抽象機器,隱藏底層硬體細節,提供應用和服務的公共介面
設備管理
向用戶提供標準的外部設備介面(如USB介面)
充分利用中斷技術、通道技術和緩沖技術,以提高設備的利用率,提高CPU和外部設備之間并行作業的能力
在CPU和外部設備之間設定緩沖區解決速度差異,對緩沖區實行有效控制盒管理
把所需設備分配給申請者
存盤管理
對要運行的程式分配記憶體空間
在硬碟分配一塊空間作為虛擬記憶體以擴大記憶體容量,最大容量與CPU的尋址能力有關
存盤指令控制
計算機的基本能力：
- 能夠存盤程式
- 能夠自動地執行程式
存盤原理:
程式輸入計算機中,執行之前必須首先裝入記憶體
程式控制:
CPU負責從記憶體中逐條取出指令分析識別執行,從而完成一條指令的執行周期
程式區域性原理
內容:
- 某存盤單元被使用后,其相鄰的存盤單元也可能很快被使用
- 最近訪問過的程式代碼和資料可能很快又被訪問
意義:
- 程式在執行時可部分裝入主存
- 主存容量越大,CPU執行速度越快
行程管理(處理器管理)
行程是指正在執行的程式,是程式的一次執行程序,是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位
行程可通過任務管理器進行監控
與程式的區別:
- 行程動態(暫時),程式靜態(永久)
- 程式每次執行構成不同的行程,一個程式可以對應多個行程
特征：
動態性
有生命周期
由創建而產生、由調度而執行、因等待而暫停、因完成而消亡
獨立性
系統進行資源分配和調度的一個獨立單位
并發性
為了增強計算機處理能力和提高資源利用率所采用的一種同時操作技術
異步性(不可再現性)
每一個行程都以自己獨立的、不可預知的速度進展
檔案管理
檔案是指存盤于計算機中,具有符號名的、在邏輯上具有完整意義的一組相關資訊項的集合
按名存取
檔案結構為樹形結構
易錯習題
下面關于虛擬記憶體的描述正確的是( )
A、 虛擬記憶體的最大容量與CPU的尋址能力有關
B、 如果一個檔案的大小超過了計算機所擁有的記憶體容量,則該檔案不能被打開
C、 在 Windows中,虛擬記憶體的大小是固定不變的
D、 虛擬記憶體能從邏輯上對記憶體容量加以擴充,增加虛擬記憶體后,實際記憶體也會增加
答案:
A
決議
虛擬記憶體是一種記憶體管理技術,它可以將物理上不連續的記憶體、外存空間組織成邏輯上連續的記憶體,分配給應用程式.作業系統通過地址轉換、資料交換等手段執行分配在虛擬記憶體上的程式.
Windows中虛擬記憶體特指作為記憶體使用的一部分硬碟空間,由檔案名 PageFile.sys指向.當記憶體使用過度(如已超出記憶體容量、運行速度受到嚴重影響等)時,就將一部分還沒有用到的代碼或資料暫時移至虛擬記憶體,一旦需要,再加載入記憶體中.
顯然,虛擬記憶體的結構和記憶體是一樣的,也需要以位元組為單位編址.虛擬記憶體的大小可以設定,但總量與記憶體容量之和不能超出CPU的尋址空間.例如,32位作業系統,記憶體地址為32位,尋址空間能容納的記憶體是4GB,如果記憶體本身配置了1GB,那么虛擬記憶體最大不能超過3GB
這里是浙江理工大學22屆ACM集訓隊的成員一枚鴨!
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