1. 操作系统的目标、作用
操作系统管理硬件,达到:
提高硬件利用率、系统吞吐量为用户、应用程序提供简单接口
操作系统的作用有:
作为用户与计算机硬件之间的接口
这样用户可通过 3 种方式使用计算机:命令方式、系统调用、图标——窗口方式。作为计算机系统资源的管理者
管理计算机 4 大类资源:处理机、存储器、I/O 设备、文件(数据、程序)实现对计算机资源的抽象
为方便用户使用 I/O 设备,在裸机上覆盖一层 I/O 设备管理软件,由它来实现对 I/O 设备操作的细节,并向上将 I/O 设备抽象为一组数据结构和一组 I/O 操作命令(read、write 等),这样用户就可利用这些数据结构及操作命令进行数据输入、输出,无需关心 I/O 是如何具体实现的。
还可以在 I/O 管理软件上再覆盖一层用于文件管理的软件,来实现对文件操作的细节,并向上提供一组对文件进行存取操作的数据结构、命令。
2. 操作系统的发展过程
2.1 未配置操作系统的计算机系统
人工操作方式:程序员将事先已穿孔的纸带,装入纸带输入机,再启动它们将纸带上的程序、数据输入计算机,然后启动计算机运行。仅当程序运行完毕并取走计算结果后,才允许下一个用户上机。脱机输入/输出方式:事先将装有用户程序、数据的纸带装入纸带输入及,在一台外围机的控制下,把纸带上的数据输入到磁带上,当 CPU 需要这些程序、数据时,再从磁带上高速调入内存;当 CPU 需要输出时,先由 CPU 把数据直接从内存高速输送到磁带上,在另一台外围机控制下,将磁带上的结果通过相应的输出设备输出。2.2 单道批处理系统
实现对作业的连续处理,先把一批作业以脱机方式输入到磁带上,并在系统中配置监督程序,在它的控制下,使这批作业能一个接一个连续处理。
处理过程是:首先由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存,并把运行控制权交给该作业;当作业处理完成时,又把控制权交还给监督程序,再由监督程序把磁带上的第二个作业调入内存。计算机系统就这样自动一个作业一个作业进行处理,直到磁带上所有作业全部完成。
虽然系统对作业的处理是成批进行的,但在内存中始终只保持一道作业。
2.3 多道批处理系统
用户提交的作业先放在外存上,并排成一个队列(后备队列)。再由作业调度按一定的算法,从后备队列选择若干个作业调入内存,使它们共享 CPU、系统的各种资源。由于同时在内存中装有若干道程序,这样便可以在运行程序 A 时,利用其 I/O 操作暂停执行时的 CPU 空挡时间,再调度另一道程序 B 运行,同样可以利用程序 B 在 I/O 操作时的 CPU 空挡时间,再调度程序 C 运行,使多道程序交替运行,可以保持 CPU 始终处于忙碌状态。