操作系统基础知识

1.为何要有操作系统

计算机系统主要由处理器,主存、硬盘、鼠标、显示器、网络接口、打印机、及其他输入输出设备组成,为了更方便地对这些硬件进行控制同时便于编写程序,有了操作系统,程序员就不用了解硬件的所有细节,只需编写程序,通过操作系统来间接实现对硬件的使用,大大提高了开发效率。

2.操作系统的位置

操作系统位于硬件和应用程序之间,操作系统由操作系统的内核(运行于内核态,管理硬件资源)以及系统调用(运行于用户态,为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口)两部分组成,所以,单纯的说操作系统是运行于内核态的,是不准确的。

3.操作系统的功能

(1)为应用程序提供如何使用硬件资源的抽象,即为应用程序提供系统调用的接口。

(2)把多个应用程序的竞争有序化(管理应用程序)。

4.操作系统的发展

第一代计算机(1940~1955):真空管和穿孔卡片

特点:没有操作系统的概念
    所有的程序设计都是直接操控硬件

第二代计算机(1955~1965):晶体管和批处理系统

特点:

设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员直接有了明确的分工,计算机被锁在专用空调房间中,由专业操作人员运行,这便是‘大型机’。

 有了操作系统的概念

 有了程序设计语言:FORTRAN语言或汇编语言,写到纸上,然后穿孔打成卡片,再讲卡片盒带到输入室,交给操作员,然后喝着咖啡等待输出接口。

第三代计算机(1968~1980):集成电路芯片和多道程序设计

特点:采用了多道技术。

第四代计算机(1980~至今)

5.多道技术

多道技术中的多道指的是多个程序,多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者共享同一个资源(比如CPU)的有序调度问题,解决方式即多线路复用问题,多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。

时间上的复用:当一个程序在使用I/O时,另一个程序可以使用CPU,如果内存中存放足够多的作业,则CPU的使用率接近100%。

空间上的复用:将内存分为几部分,每一部分中放入一个程序,这样同一时间内存就有了多道程序。

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