计算机导论-操作系统.ppt

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要任务是管理和调度计算机的软硬件资源，为用户提供一个方便、高效的使用环境。操作系统在计算机硬件之上构建，是人与计算机之间的重要桥梁，弥补了用户对计算机硬件知识的需求和实际操作的复杂性。 操作系统（Operating System，简称OS）是一个复杂的软件集合，它的主要功能包括：(1) 方便性，通过提供用户界面（如命令行界面和图形用户界面GUI），使得用户无需直接与硬件打交道就能执行各种操作；(2) 有效性，操作系统通过资源管理和调度，如CPU时间片分配、内存管理和I/O设备控制，提高计算机资源的利用率，确保系统高效运行；(3) 提供应用软件运行的基础平台，使得不同的软件能在同一硬件环境下稳定运行。 操作系统启动的过程通常包括以下步骤：(1) 开启计算机及其外部设备，(2) CPU执行BIOS中的初始化程序进行POST（Power-On Self Test）自检，(3) BIOS引导程序加载操作系统的内核到内存中，(4) 内核接管系统控制，执行初始化任务，如设备检测和系统配置，(5) 用户登录验证，最后(6) 显示用户界面，用户可以开始使用计算机。 操作系统提供了多种类型以适应不同场景的需求：(1) 单用户单任务操作系统，如DOS和CP/M，一次只能运行一个任务；(2) 单用户多任务操作系统，如Windows和OS/2，允许多个任务并发执行；(3) 多用户多任务操作系统，如UNIX和Linux，支持多个用户同时通过终端进行多任务处理。这些分类基于操作系统能同时处理的用户数量和任务并发能力。 操作系统还负责管理计算机的软硬件资源，硬件资源包括处理器、内存、I/O设备等，软件资源则包括程序、数据和文档。操作系统通过进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等机制来协调这些资源的使用。例如，进程管理负责创建、销毁和调度进程，内存管理确保内存的有效分配和回收，文件系统则组织和管理磁盘上的数据，设备驱动程序使得操作系统能够控制硬件设备。 此外，操作系统还提供了接口供用户和应用程序使用，如系统调用接口和API（Application Programming Interface），使得程序员可以编写与操作系统交互的应用程序。在多道多任务环境下，操作系统需要解决资源竞争问题，采用调度算法来决定哪个任务或进程应该获得CPU的时间片。 操作系统是计算机系统的心脏，它使得用户能够高效、方便地使用计算机，同时确保资源的合理分配和系统的稳定运行。随着技术的发展，操作系统也在不断演进，以适应云计算、物联网和移动计算等新的应用场景。