计算机基础---操作系统

 

计算机基础---操作系统

 

1.为什么要有操作系统

2.操作系统的位置

3.操作系统的功能

4.操作系统的发展

5.多道复用技术

1.为什么要有操作系统

  现代计算机系统是一个复杂的系统，由处理器，主存，硬盘，键鼠，显示器等构成。程序员不可能掌握所有这些部件的细节。于是计算机安装了一套系统软件，被称为操作系统。它的任务是为用户程序提供一个更好、更简单、的计算机模型，方便用户程序调用管理上面的设备。

2.操作系统的位置

  操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，本质也是一个软件。操作系统工作于内核态时用来管理硬件资源,运行于用户态时为程序员提供系统调用的接口。

3.操作系统的功能

1.隐藏了操作硬件的接口，转变成优雅的系统调用接口。程序员在编程时，不必考虑操作硬件的细节，使用优雅的系统调用接口就能方便、清晰的操作硬件。

2.操作系统使应用程序对硬件的竞态请求变得有序。（多路复用）

4.操作系统的发展

  1）第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片

    第二次世界大战刺激了计算机的研究和发展，这个时期的计算机没有操作系统的概念
所有的程序设计都是由纯粹的机器语言编写的。

  2）第二代计算机（1955~1965）:晶体管和批处理系统

    第二代计算机有了操作系统的原型，需要工作人员参与其中，把计算机的输入攒起来成一大波再输入计算机，输出成一大波结果。

    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

     优点是批处理，节约了机时，缺点是需要将磁带搬来搬去且输入输出仍是串行，大大影响了程序员的开发效率。

  3）第三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计

    第三代计算机主要分为两种，一种是面向字的科学计算器，主要用于科学计算。另一种是面向字符的商用计算机。用于银行保险行业的磁带归档和打印服务。

    第三代计算机广泛采用了多道复用技术，集成电路芯片得到大规模的发展，出现了服务器的前身。

  4）第四代计算机（1980~至今）：个人计算机

     略

5.多道复用技术

  计算机处理来自多个程序发起的多个共享资源的请求，简称多路复用。

  多路复用的两种实现方式：

    1）时间上的复用

      因为只有一个cpu，有许多程序想要在该cpu上运行，系统先把cpu分给第一个程序，在这个程序运行的足够长的时间里或者遇见了IO阻塞，操作系统则会把cpu分给下一个程序。直到第一个程序重新被分配到cpu再次运行，cpu的切换速度非常快所以给用户感觉这些程序是同时运行的。操作系统会规定下一个需要执行的程序。以及一个任务需要运行多长时间

    2）空间上的复用

      每个客户都获取了大资源的一小部分资源，减少了排队等待资源的时间。例如，多个运行的程序同时进入内存，硬件层提供保护机制确保各自内存是分开的，且由操作系统控制，这比一个程序独占一个排队进入内存的效率高的多。多个用户程序保存文件在一个磁盘上也是空间上的复用。