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操作系統的概述
操作系統：
蘋果，Linux，安卓，win10
操作系統的概念
硬件：CPU，主板，內存條，硬盤，顯示器，鍵盤，鼠標
操作系統：Linux，win10
應用程序：QQ，vscode，google chrome
操作系統（ Operating System， OS）：控制和管理整個計算機系統的硬件和軟件資源， 併合理地組織調度計算機的工作和資源的分配； 以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環境； 它是計算機系統中最基本的系統軟件
打開 Windows 操作系統的 “ 任務管理器 ” （ 快捷鍵： Ctrl+Alt+Del）
操作系統的功能和目標——系統資源的管理者
執行一個程序前需要將該程序放到內存中， 才能被CPU處理
| 系統資源的管理者 | 提供的功能 | 處理器管理 |
| 存儲器管理 | ||
| 文件管理 | ||
| 設備管理 | ||
| 目標 | 高效、安全 |
向上層提供方便易用的服務
封裝思想： 操作系統把一些硬件功能封裝成簡單易用的服務， 使用戶能更方便地使用計算機， 用戶無需關心底層硬件的原理， 只需要對操作系統發出命令即可
GUI： 圖形化用戶接口（ Graphical User Interface）用戶可以使用形象的圖形界面進行操作， 而不再需要記憶複雜的命令、 參數。
例子： 在 Windows 操作系統中， 刪除一個文件只需要把文件“ 拖拽 ” 到回收站即可
聯機命令接口 = 交互式命令接口
特點： 用戶說一句，系統跟着做一句
脫機命令接口 = 批處理命令接口
特點： 用戶說一堆，系統跟着做一堆
程序接口： 可以在程序中進行系統調用來使用程序接口。 普通用戶不能直接使用程序接口， 只能通過程序代碼間接使用
系統調用類似於函數調用， 是應用程序請求操作系統服務的唯一方式
| 向上層提供方便的服務 | 直接給用戶使用 | GUI(圖形用戶界面)，如win，安卓，ios的圖形化操作界面 | ||
| 命令接口 | 聯機命令接口 | 一句做一句 | ||
| 脫機命令接口 | 一堆做一堆 | |||
| 給軟件/程序員使用 | 程序接口，系統調用，用戶通過程序間接使用 | |||
操作系統的功能和目標——作爲最接近硬件的層次
需要實現對硬件機器的拓展
沒有任何軟件支持的計算機成爲裸機。 在裸機上安裝的操作系統，可以提供資源管理功能和方便用戶的服務功能， 將裸機改造成功能更強、 使用更方便的機器
通常把覆蓋了軟件的機器成爲擴充機器， 又稱之爲虛擬機
操作系統對硬件機器的拓展： 將CPU、 內存、 磁盤、 顯示器、 鍵盤等硬件合理地組織起來， 讓各種硬件能夠相互協調配合， 實現更多更復雜的功能
普通用戶無需關心這些硬件在底層是怎麼組織起來工作的， 只需直接使用操作系統提供的接口即可
| 操作系統 | 概念 | 負責管理協調硬件、軟件等計算機資源的工作 | |||
| 爲上層用戶、應用程序提供簡單易用的服務 | |||||
| 是一種系統軟件 | |||||
| 功能和目標 | 資源的管理者 | 處理機管理 | |||
| 存儲器管理 | |||||
| 文件管理 | |||||
| 設備管理 | |||||
| 向上層提供服務 | 給普通用戶 | GUI用戶圖形化界面 | |||
| 命令接口 | 聯機命令接口 | ||||
| 脫機命令接口 | |||||
| 給軟件/程序員 | 程序接口 | 系統調用 | |||
| 對硬件的擴展 | 擴充機器 | ||||
操作系統的四大特徵
| 操作系統的特徵 | 併發 | 倆個最基本的特徵，二者互爲存在條件 |
| 共享 | ||
| 虛擬 | ||
| 異步 | ||
操作系統的特徵——併發
併發： 指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。 這些事件宏觀上是同時發生的， 但微觀上是交替發生的。
常考易混概念——並行： 指兩個或多個事件在同一時刻同時發生
操作系統的併發性 指計算機系統中“ 同時 ” 運行着多個程序， 這些程序宏觀上看是同時運行着的， 而微觀上看是交替運行的。
操作系統就是伴隨着“ 多道程序技術 ” 而出現的。 因此， 操作系統和程序併發是一起誕生的。
注意（重要考點） ：
單核CPU同一時刻只能執行一個程序， 各個程序只能併發地執行
多核CPU同一時刻可以同時執行多個程序， 多個程序可以並行地執行
比如Intel 的第八代 i3 處理器就是 4 核CPU， 意味着可以並行地執行4個程序
即使是對於4核CPU來說， 只要有4個以上的程序需要“ 同時 ” 運行， 那麼併發性依然是必不可少的， 因此併發性是操作系統一個最基本的特性
操作系統的特徵——共享
共享即資源共享， 是指 系統中的資源可供內存中多個併發執行的進程共同使用
| 倆種資源共享方式 | 互斥共享方式 | 一個時間段內只允許一個進程訪問該資源 |
| 同時共享方式 | 允許一個時間段內由多個進程“ 同時 ”對它們進行訪問 |
所謂的“同時” 往往是宏觀上的， 而在微觀上， 這些進程可能是交替地對該資源進行訪問的（即分時共享）
操作系統的特徵——併發和共享的關係
併發性指 計算機系統中同時存在着多個運行着的程序。
共享性是指 系統中的資源可供內存中多個併發執行的進程共同使用
兩個進程正在併發執行（併發性）
如果失去併發性， 則系統中只有一個程序正在運行， 則共享性失去存在的意義
需要共享地訪問硬盤資源（共享性）
如果失去共享性， 則應用不能同時訪問硬盤資源， 就無法實現同時發送文件， 也就無法併發
操作系統的特徵——虛擬
虛擬是指 把一個物理上的實體變爲若干個邏輯上的對應物。 物理實體（前者） 是實際存在的， 而邏輯上對應物（後者） 是用戶感受到的。
一個程序需要放入內存並給它分配CPU才能執行
虛擬技術中的“ 時分複用技術 ” 。 微觀上處理機在各個微小的時間段內交替着爲各個進程服務
| 虛擬技術 | 空分複用技術 (如 虛擬存儲器技術) |
| 時分複用技術 (如 虛擬處理器) |
如果失去了併發性， 則一個時間段內系統中只需運行一道程序， 那麼就失去了實現虛擬性的意義了。
因此， 沒有併發性， 就談不上虛擬性
操作系統的特徵——異步
異步是指， 在多道程序環境下， 允許多個程序併發執行， 併發運行的程序會爭搶着使用系統資源，但由於資源有限， 進程的執行不是一貫到底的，而是走走停停， 以不可預知的速度向前推進， 這就是進程的異步性
如 失去併發性， 即系統只能串行地運行各個程序， 那麼每個程序的執行會一貫到底。
只有系統擁有併發性， 纔有可能導致異步性。
| 操作系統的特正 | 併發 | |
| 共享 | 互斥共享方式 (如 對攝像頭設備的共享使用) | |
| 同時共享方式 (如 對硬盤資源的共享使用) | ||
| 虛擬 | 空分複用技術 (如 虛擬存儲技術) | |
| 時分複用技術 (如 虛擬處理器技術) | ||
| 異步 | ||
併發和共享互爲存在條件
沒有併發和共享， 就談不上虛擬和異步， 因此併發和共享是操作系統的兩個最基本的特證
