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操作系統(tǒng)原理相關(guān)介紹
操作系統(tǒng)是控制其他程序運(yùn)行，管理系統(tǒng)資源并為用戶提供操作界面的系統(tǒng)軟件的集合。下面是百分網(wǎng)小編精心為大家整理的操作系統(tǒng)原理的相關(guān)介紹，希望大家喜歡，更多內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注應(yīng)屆畢業(yè)生網(wǎng)!
操作系統(tǒng)(英語(yǔ);Operating System，簡(jiǎn)稱OS)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)身負(fù)諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序運(yùn)行;改善人機(jī)界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。操作系統(tǒng)是一個(gè)龐大的管理控制程序，大致包括5個(gè)方面的管理功能:進(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理。目前微機(jī)上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性四個(gè)基本特征。
操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機(jī)器安裝的OS可從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，可從手機(jī)的嵌入式系統(tǒng)到超級(jí)電腦的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)制造者對(duì)OS的定義也不大一致，例如有些OS集成了圖形化使用者界面，而有些OS僅使用文本接口，而將圖形界面視為一種非必要的應(yīng)用程序。
操作系統(tǒng)理論在計(jì)算機(jī)科學(xué)中為歷史悠久而又活躍的分支，而操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)則是軟件工業(yè)的基礎(chǔ)與內(nèi)核。
分類
目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類。
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng);
根據(jù)所支持的用戶數(shù)目，可分為單用戶(MSDOS、OS/2)、多用戶系統(tǒng)(UNIX、MVS、Windows);
根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，可分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、分布式系統(tǒng)(Amoeba)、多媒體系統(tǒng)(Amiga);
根據(jù)操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對(duì)作業(yè)處理方式來(lái)考慮，可分為批處理系統(tǒng)(MVX、DOS/VSE)、分時(shí)系統(tǒng)( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)(iEMX、VRTX、RTOS,RT WINDOWS);
根據(jù)操作系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度，可分為簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)(見智能軟件)。所謂的簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)，指的是計(jì)算機(jī)初期所配置的操作系統(tǒng)，如IBM公司的磁盤操作系統(tǒng)DOS/360和微型計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)CP/M等。這類操作系統(tǒng)的功能主要是操作命令的執(zhí)行，文件服務(wù)，支持高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編譯程序和控制外部設(shè)備等。
下面介紹一下操作系統(tǒng)的五大類型：批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。
1. 批處理操作系統(tǒng)
批處理(Batch Processing)操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之后輸入到計(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的'連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)作業(yè)。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶。
批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是：多道和成批處理。
2.分時(shí)操作系統(tǒng)
分時(shí)(Time Sharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求，并通過(guò)交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命。分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱為時(shí)間片。操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)。每個(gè)用戶輪流使用一個(gè)時(shí)間片而使每個(gè)用戶并不感到有別的用戶存在。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨(dú)占”性和及時(shí)性的特征。多路性指，伺時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，宏觀上看是多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPU，微觀上是多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用CPU。交互性是指，用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求(用戶直接干預(yù)每一步)。“獨(dú)占”性是指，用戶感覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整個(gè)系統(tǒng)為他所獨(dú)占。及時(shí)性指，系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，彼此獨(dú)立互不干擾，用戶感到好像一臺(tái)計(jì)算機(jī)全為他所用。
常見的通用操作系統(tǒng)是分時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時(shí)優(yōu)先，批處理在后。“前臺(tái)”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求; “后臺(tái)”處理時(shí)間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。
3.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計(jì)算機(jī)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。
4.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的軟件，包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其目標(biāo)是相互通信及資源共享。在其支持下，網(wǎng)絡(luò)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)能互相通信和共享資源。其主要特點(diǎn)是與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。
5.分布式操作系統(tǒng)
它是為分布計(jì)算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)(DistributedSystem) 。它在資源管理，通信控制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計(jì)算機(jī)上，操作系統(tǒng)對(duì)用戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時(shí)直接分配的簡(jiǎn)單做法而是要在系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可進(jìn)行分配。對(duì)于有些資源，如具有多個(gè)副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個(gè)用戶對(duì)同一個(gè)文件所同時(shí)讀出的數(shù)據(jù)是一致的。為了保證一致性，操作系統(tǒng)須控制文件的讀、寫、操作，使得多個(gè)用戶可同時(shí)讀一個(gè)文件，而任一時(shí)刻最多只能有一個(gè)用戶在修改文件。分布操作系統(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時(shí)分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理，因此它提供的通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)，它分布于系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。
功能
操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機(jī)交互等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源可分為設(shè)備資源和信息資源兩大類。設(shè)備資源指的是組成計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備，如中央處理器，主存儲(chǔ)器，磁盤存儲(chǔ)器，打印機(jī)，磁帶存儲(chǔ)器，顯示器，鍵盤輸入設(shè)備和鼠標(biāo)等。信息資源指的是存放于計(jì)算機(jī)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等。
資源管理
系統(tǒng)的設(shè)備資源和信息資源都是操作系統(tǒng)根據(jù)用戶需求按一定的策略來(lái)進(jìn)行分配和調(diào)度的。操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理就負(fù)責(zé)把內(nèi)存單元分配給需要內(nèi)存的程序以便讓它執(zhí)行，在程序執(zhí)行結(jié)束后將它占用的`內(nèi)存單元收回以便再使用。對(duì)于提供虛擬存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)還要與硬件配合做好頁(yè)面調(diào)度工作，根據(jù)執(zhí)行程序的要求分配頁(yè)面，在執(zhí)行中將頁(yè)面調(diào)入和調(diào)出內(nèi)存以及回收頁(yè)面等。
處理器管理或稱處理器調(diào)度，是操作系統(tǒng)資源管理功能的另一個(gè)重要內(nèi)容。在一個(gè)允許多道程序同時(shí)執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運(yùn)行的程序。一道等待運(yùn)行的程序只有在獲得了處理器后才能運(yùn)行。一道程序在運(yùn)行中若遇到某個(gè)事件，例如啟動(dòng)外部設(shè)備而暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行下去，或一個(gè)外部事件的發(fā)生等等，操作系統(tǒng)就要來(lái)處理相應(yīng)的事件，然后將處理器重新分配。
操作系統(tǒng)的設(shè)備管理功能主要是分配和回收外部設(shè)備以及控制外部設(shè)備按用戶程序的要求進(jìn)行操作等。對(duì)于非存儲(chǔ)型外部設(shè)備，如打印機(jī)、顯示器等，它們可以直接作為一個(gè)設(shè)備分配給一個(gè)用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個(gè)需求的用戶使用。對(duì)于存儲(chǔ)型的外部設(shè)備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲(chǔ)空間給用戶，用來(lái)存放文件和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)性外部設(shè)備的管理與信息管理是密切結(jié)合的。
信息管理是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要的功能，主要是向用戶提供一個(gè)文件系統(tǒng)。一般說(shuō)，一個(gè)文件系統(tǒng)向用戶提供創(chuàng)建文件，撤銷文件，讀寫文件，打開和關(guān)閉文件等功能。有了文件系統(tǒng)后，用戶可按文件名存取數(shù)據(jù)而無(wú)需知道這些數(shù)據(jù)存放在哪里。這種做法不僅便于用戶使用而且還有利于用戶共享公共數(shù)據(jù)。此外，由于文件建立時(shí)允許創(chuàng)建者規(guī)定使用權(quán)限，這就可以保證數(shù)據(jù)的安全性。
程序控制
一個(gè)用戶程序的執(zhí)行自始至終是在操作系統(tǒng)控制下進(jìn)行的。一個(gè)用戶將他要解決的問(wèn)題用某一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫了一個(gè)程序后就將該程序連同對(duì)它執(zhí)行的要求輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，操作系統(tǒng)就根據(jù)要求控制這個(gè)用戶程序的執(zhí)行直到結(jié)束。操作系統(tǒng)控制用戶的執(zhí)行主要有以下一些內(nèi)容：調(diào)入相應(yīng)的編譯程序，將用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫的源程序編譯成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序，分配內(nèi)存儲(chǔ)等資源將程序調(diào)入內(nèi)存并啟動(dòng)，按用戶指定的要求處理執(zhí)行中出現(xiàn)的各種事件以及與操作員聯(lián)系請(qǐng)示有關(guān)意外事件的處理等。
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