计算机操作系统.pdf

### 计算机操作系统知识点详解 #### 一、操作系统的目标 **1.1.1 操作系统的目标** ##### 1. 有效性 - **提高系统资源利用率：** 在没有操作系统的情况下，计算机系统的资源（如CPU、I/O设备）常常会处于空闲状态，导致资源无法得到充分利用。内存和外存中的数据也会因为无序排列而浪费大量的存储空间。引入操作系统后，可以通过优化资源分配策略，使得CPU和I/O设备始终保持高效运转状态，同时通过合理的数据管理和存储策略提高内存和外存的利用率。 - **提高系统的吞吐量：** 通过优化计算机工作流程，操作系统可以进一步提高资源利用率，加快程序执行速度，缩短程序运行时间，从而提升整个系统的吞吐量。 ##### 2. 方便性 - **简化用户操作：** 未配备操作系统的计算机系统对于用户来说是非常难以使用的。用户需要使用机器语言编写程序，并自行编写输入和输出程序来完成数据的输入和输出操作。操作系统通过提供各种命令和服务，使得用户可以直接使用高级语言编写程序，并通过简单的命令调用完成编译、数据输入和输出等操作，极大地提升了用户的使用体验。 ##### 3. 可扩充性 - **适应技术发展：** 随着VLSI技术和计算机体系结构的发展，操作系统需要不断更新其功能和性能以满足新的需求。为了适应这种变化，操作系统需要具备良好的可扩展性，即能够在不破坏现有系统结构的基础上添加新的功能模块或修改现有功能。 ##### 4. 开放性 - **支持网络环境：** 随着计算机网络的快速发展，特别是Internet的普及，操作系统面临着更加开放的网络环境。为了确保不同厂商生产的计算机和设备能够在网络环境中协同工作，操作系统必须遵循统一的标准，实现硬件和软件的互操作性。 #### 二、操作系统的作用 **1.1.2 操作系统的作用** - **作为用户与硬件之间的接口：** 操作系统位于用户和硬件之间，起到了桥梁的作用。它提供了用户界面，让用户无需了解底层硬件细节即可操作计算机。此外，操作系统还负责管理硬件资源，确保多个应用程序能够同时安全地访问这些资源。 #### 三、操作系统的基本概念 **1.3 操作系统的基本特性** - **并发性：** 多个程序可以同时在系统中运行，每个程序看起来都在独立占用处理器资源。 - **共享性：** 系统中的资源（如文件、内存等）可以被多个程序共享使用。 - **虚拟性：** 操作系统可以将一个物理实体变成多个逻辑上的对应物，如通过虚拟内存技术将一部分硬盘空间模拟成内存使用。 - **异步性：** 由于操作系统的并发性特征，系统中各个事件的发生是随机的，无法准确预测。 #### 四、操作系统的发展过程 **1.2 操作系统的发展过程** - **早期操作系统：** 在20世纪50年代至60年代，由于计算机硬件成本高昂，操作系统的设计主要集中在提高资源利用率方面。 - **批处理系统：** 为了提高计算机的效率，出现了批处理系统，它可以自动连续地处理多个作业。 - **分时系统：** 随着技术的进步和个人计算机的普及，分时系统允许多个用户通过终端同时使用同一台计算机。 - **实时系统：** 实时系统要求操作系统能够在限定时间内完成特定任务，常用于工业控制等领域。 - **分布式系统：** 随着网络技术的发展，分布式操作系统成为研究热点，它允许多个地理位置分散的计算机协同工作。 操作系统作为计算机系统的核心组成部分，在计算机科学领域占据着极其重要的地位。通过对操作系统目标、作用、基本特性和发展历程的深入理解，我们可以更好地把握操作系统的关键技术和设计理念，为后续的学习和研究打下坚实的基础。