【OS】第一章 操作系统导论

学前预热

学之前抛出个问题，什么是热启动？什么是冷启动？
热启动（重启的别名）：在计算机已经开启的状态下通过键盘重新引导操作系统【Ctrl+Alt+del】
冷启动：开机

设计现代操作系统的目标

1. 有效性——提高系统资源利用率；提高系统吞吐量。
2. 方便性——配置OS后可使计算机系统更容易使用。
3. 可扩充性——适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求
4. 开放性——使凡遵守国际标准所开发的硬件和软件，均能彼此兼容，可方便实现互连。

OS的概念

一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理调度各类作业，以及方便用户使用的系统软件的集合。

功能和作用

资源的管理者（资源有处理机、存储器、文件、设备等）
向上层提供服务（普通用户【GUI图形界面、命令接口】、软件/程序员【程序接口，即系统调用】、对硬件机器的扩展）。

系统调用（来源于应用程序）：应用程序主动向操作系统发出服务请求
异常（来源于不良的应用程序）：非法指令或者其他坏的处理状态。应用程序意想不到的行为。
中断（来源于外设）：来自不同的硬件设备的计时器和网络的中断

即从用户角度看，OS是用户和计算机硬件系统的接口总管。
从资源管理角度看，OS是资源的管理者

用户可以通过OS三种方式使用计算机：
命令方式（DOS/Unix/linux上直接输入命令dir ipconfig）
系统调用方式（API函数 DLL函数）
图形窗口方式（应用程序）

OS时间上发展过程

1.无操作系统的计算机系统（人工操作方式；管理程序操作方式【脱机输入、输出】）
2.批处理（单道、多道）
3.分时
4.实时
（分时系统、实时系统、批处理应用于不同区域）

无OS的计算机系统

人工操作方式

缺点：用户独占全机、CPU等待人工操作、数据的输入，程序的执行，结果的输出均联机进行【人工操作严重降低了计算机资源的利用率】

脱机输入、输出（外围机+磁带）

优点：减少了CPU的空闲时间、提高了I/O速度

批处理

单道批处理

概念

把一批作业以脱机的方式输入到磁带中，由监督程序（操作系统的雏形）控制作业一个接一个处理

特征

自动性、顺序性、单道性（内存中仅有一道作业运行）

优点

缓解了一定的人机速度矛盾，资源利用率有所上升

缺点

在某一时间段内存中仅有一道作业运行，只有该作业运行结束之后才能调入下一作业；CPU有大量时间在空闲等待I/O完成，资源利用率低。

多道批处理

中断和通道的突破性进展，使计算机体系结构由原来的CPU为中心转变成以主存为中心。通道能够产生I/O中断，具有中断主机工作的能力。

多道程序设计

基本概念

该系统中，用户所提交的作业都先放在外存上，并排成一个队列【俗称后备队列】；然后由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。

多道程序设计的优点

提高CPU利用率；提高内存/LO设备利用率；增加系统吞吐量
从宏观上：并行 微观上：串行