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—— 2017.09, 写给3年后的自己

操作系统引论总结

一、计算机系统的组成

计算机系统分为硬件系统和软件系统,其中,

1、硬件系统是计算机系统的实体,它分为3个部分:

  • 中央处理器(CPU),由运算器(ALU)、寄存器、控制器组成
  • 存储器
  • 外围设备

2、软件系统

  • 系统软件:如操作系统、编译系统、数据库系统
  • 应用软件

 

二、多道程序设计

1、多道程序设计:在内存中可以同时放置多道程序,并且能够并发执行

2、CPU的利用率计算:(CPU在指定的时间段中工作时间的总和/指定时间段的长度 )x 100%

 

三、批处理系统及其特征

20世纪的50年代中后期,先后出现了脱机批处理系统联机批处理系统,它们统称为批处理操作系统

1、基本概念

  • 作业:要求计算机处理的一个问题成为一个作业,一个作业需要分为若干个独立的步骤,这些独立的每一个步骤称为作业步,一批要处理的作业则称为作业流
  • 程序员和操作员:那个年代,程序员和现在的程序员没有什么太大差别,都是负责写程序的。而那时候的操作员,就要求负责计算机系统的运行和维护,这就要求是有这方面知识的工程师或者硬件方面的专家才行,跟现在的运维人员有些类似
  • 程序卡片和读卡机:那时候还没有键盘,输入都是靠卡带上开孔,然后放入读卡机中读入计算机系统

2、脱机批处理系统的工作方式

脱机批处理系统要求由三台计算机来组成:输入计算机、主计算机、输出计算机,然后一个作业要经过提交、后备、执行和完成四个繁琐的步骤

3、联机批处理系统与SPOOLing技术

联机批处理系统把原来的三台计算机合并为一台,并采用了SPOOLing(外围设备联机操作)技术。SPOOLing的核心要点为:

  • 输入井:在磁盘中开辟的一片区域
  • 预输入程序:把输入以队列的形式暂存在输入井中,进入输入井中的作业即处于“后备状态”
  • 输出井:在磁盘中开辟的一片区域,暂存要输出的数据
  • 缓输出程序:如果输出井不为空,且打印机处于空闲状态,依队列打印

 

三、分时系统

       所谓分时操作系统,是在硬件得到进一步发展后出现的。分时操作系统是由一台计算机和多个终端所组成的系统,终端是由键盘和显示器组成的,终端依赖于计算机,所以终端不能单独工作。因为终端有多个,所以一台计算机可为多个用户提供服务。为了响应多个用户的请求,CPU则需要把处理器时间分为一个一个的时间片,每个时间片执行完相应的任务后,就转到执行下一个时间片。如此一来,多个用户的请求便可以被轮流执行,由于CPU运行速度很快,而时间片也可以切分为很小,所以用户感觉上而言就好像计算机是连续为自己服务的

       分时系统具有4个主要特征:

  • 同时性
  • 独立性
  • 及时性
  • 交互性,交互性是分时系统最主要的特征

 

四、实时系统

      实时系统中,一台计算机连接若干外部设备,外部设备将定期或随机地产生时间,计算机系统要能够及时响应这些事件,并且在严格规定的时间范围内完成处理操作。有时候计算机也会根据自动处理结果,对外部设备发送控制命令或者向人们报告外部设备的工作状态。因此,高及时性和高可靠性是分时系统具备的主要特征

 

五、操作系统功能

操作系统主要有如下功能,而整个操作系统理论便是由这些功能展开的:

  • 用户接口及作业管理
  • 处理器管理
  • 存储器管理
  • 文件系统
  • 设备管理