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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)容請關(guān)注應(yīng)屆畢業(yè)生網(wǎng)!
操作系統(tǒng)(英語;Operating System，簡稱OS)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)身負諸如管理與配置內(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)是管理計算機系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序運行;改善人機界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機系統(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)是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能:進程與處理機管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理。目前微機上常見的操作系統(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基本特征。
操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機器安裝的OS可從簡單到復(fù)雜，可從手機的嵌入式系統(tǒng)到超級電腦的大型操作系統(tǒng)。許多操作系統(tǒng)制造者對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)理論在計算機科學(xué)中為歷史悠久而又活躍的分支，而操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(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)準統(tǒng)一分類。
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機操作系統(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)境和對作業(yè)處理方式來考慮，可分為批處理系統(tǒng)(MVX、DOS/VSE)、分時系統(tǒng)( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實時系統(tǒng)(iEMX、VRTX、RTOS,RT WINDOWS);
根據(jù)操作系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度，可分為簡單操作系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)(見智能軟件)。所謂的簡單操作系統(tǒng)，指的是計算機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和微型計算機的操作系統(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)，支持高級程序設(shè)計語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)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(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)，之后輸入到計算機中，在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動、依次執(zhí)行每個作業(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)的特點是：多道和成批處理。
2.分時操作系統(tǒng)
分時(Time Sharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺主機連接了若干個終端，每個終端有一個用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請求，系統(tǒng)接受每個用戶的命令，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求，并通過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。分時操作系統(tǒng)將CPU的時間劃分成若干個片段，稱為時間片。操作系統(tǒng)以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務(wù)。每個用戶輪流使用一個時間片而使每個用戶并不感到有別的用戶存在。分時系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨占”性和及時性的特征。多路性指，伺時有多個用戶使用一臺計算機，宏觀上看是多個人同時使用一個CPU，微觀上是多個人在不同時刻輪流使用CPU。交互性是指，用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進一步提出新請求(用戶直接干預(yù)每一步)。“獨占”性是指，用戶感覺不到計算機為其他人服務(wù)，就像整個系統(tǒng)為他所獨占。及時性指，系統(tǒng)對用戶提出的請求及時響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個用戶同時使用一臺計算機，彼此獨立互不干擾，用戶感到好像一臺計算機全為他所用。
常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時優(yōu)先，批處理在后。“前臺”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求; “后臺”處理時間性要求不強的作業(yè)。
3.實時操作系統(tǒng)
實時操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計算機能及時響應(yīng)外部事件的請求在規(guī)定的嚴格時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對外部請求在嚴格時間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實時性然后才是效率。此外，實時操作系統(tǒng)應(yīng)有較強的容錯能力。
4.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計算機網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計算機操作系統(tǒng)上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準開發(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)中的各臺計算機能互相通信和共享資源。其主要特點是與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。
5.分布式操作系統(tǒng)
它是為分布計算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計算機通過網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數(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。由于分布計算機系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計算機上，操作系統(tǒng)對用戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時直接分配的簡單做法而是要在系統(tǒng)的各臺計算機上搜索，找到所需資源后才可進行分配。對于有些資源，如具有多個副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個用戶對同一個文件所同時讀出的數(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，使得多個用戶可同時讀一個文件，而任一時刻最多只能有一個用戶在修改文件。分布操作系統(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于分布計算機系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理，因此它提供的通信機制和網(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)的各臺計算機上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強的容錯能力。
功能
操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機交互等。計算機系統(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算機的硬件設(shè)備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，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算機內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫，知識庫，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進行分配和調(diào)度的。操作系統(tǒng)的存儲管理就負責(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。對于提供虛擬存儲的計算機系統(tǒng)，操作系統(tǒng)還要與硬件配合做好頁面調(diào)度工作，根據(jù)執(zhí)行程序的要求分配頁面，在執(zhí)行中將頁面調(diào)入和調(diào)出內(nèi)存以及回收頁面等。
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重要內(nèi)容。在一個允許多道程序同時執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會根據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運行的程序。一道等待運行的程序只有在獲得了處理器后才能運行。一道程序在運行中若遇到某個事件，例如啟動外部設(shè)備而暫時不能繼續(xù)運行下去，或一個外部事件的發(fā)生等等，操作系統(tǒng)就要來處理相應(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行操作等。對于非存儲型外部設(shè)備，如打印機、顯示器等，它們可以直接作為一個設(shè)備分配給一個用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個需求的用戶使用。對于存儲型的外部設(shè)備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲空間給用戶，用來存放文件和數(shù)據(jù)。存儲性外部設(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)的一個重要的功能，主要是向用戶提供一個文件系統(tǒng)。一般說，一個文件系統(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
一個用戶程序的執(zhí)行自始至終是在操作系統(tǒng)控制下進行的。一個用戶將他要解決的問題用某一種程序設(shè)計語言編寫了一個程序后就將該程序連同對它執(zhí)行的要求輸入到計算機內(nèi)，操作系統(tǒng)就根據(jù)要求控制這個用戶程序的執(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)計語言編寫的源程序編譯成計算機可執(zhí)行的目標(biāo)程序，分配內(nèi)存儲等資源將程序調(diào)入內(nèi)存并啟動，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)系請示有關(guān)意外事件的處理等。
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