认识 *** 作系统

为什么要设立 *** 作系统？

从上文我们可以知道 *** 作系统具有承上（文件系统和接口）启下（CPU、Memory和I/O设备）的作用。

这就是 *** 作系统设置的作用。

*** 作系统设置目标

（1）管理系统资源，达到系统资源的有效利用和共享；
（2）合理组织计算机的工作流程，改善系统性能（响应时间、吞吐量）；
（3）提供用户接口，简化用户使用 *** 作（方便用户使用)；
（4）可扩展——满足计算机硬件与体系结果的发展及其应用不断扩大的要求，能扩展新的功能（这个可以这样理解，比如我们的输入输出设备，比如有鼠标键盘等等，未来会不会出现更多的这种设备，这是最基础的理解）；
（5）开放——遵循世界标准规范，特别是开放系统互连OSI国际标准；凡遵循国际标准所开发的硬件和软件，都能彼此兼容；
开放式系统互连（Open System Interconnection，又被称为ISO/OSI模型）：开放式系统互联是把网络通信的工作分为7层：分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层；
https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%80%E6%94%BE%E5%BC%8F%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E4%BA%92%E8%81%94/562749?fr=aladdin
（6）安全可靠
说到安全可靠，我们就不得不提一下较早的 *** 作系统了，拿微软的MS-DOS来说。

最基本的MS-DOS系统由一个基于主引导记录(硬盘才有主引导记录，软碟没有主引导记录）启动磁区位于第0轨的磁区中，内容上与硬盘的MBR略有不同的BOOT引导程序和三个文件模块组成。

这三个模块是输入输出模块(IO.SYS）、文件管理模块（MSDOS.SYS）及命令解释模块。

我们应该可以知道，最初的 *** 作系统结果比较简单，安全问题自然也会比较多，不断完善系统性能的同时，我们是不能忽略安全问题的。

不能以安全换便利。

*** 作系统的地位

计算机硬件之上，系统工具之下

*** 作系统的定义

控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机的工作流程，以方便用户使用计算机程序的集合
*** 作系统主要包括以下几个方面的功能 ：
（1）存储管理（Memory）：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充、内存共享
（2）处理机管理/进程管理（CPU）：进程管理、进程同步、进程通信、进程调度
（3）设备管理（I/O设备）：缓冲管理、设备分配、设备管理、设备独立性和虚拟性
（4）文件管理（File System）：内存（文件存储空间）管理、目录管理、文件 *** 作、文件保护
（5）用户接口（Interface）：命令接口、程序接口、图形接口

*** 作系统类型 未配置无 *** 作系统的计算机系统

两种特点：
①人工 *** 作：人机串行，CPU等待人工 *** 作
②脱机输入输出方式：纸带上的程序和数据脱机输入到磁带上
优点：减少了CPU的空闲时间，提高了I/O速度

单道批处理系统

所谓批处理(batch processing )就是将作业按照它们的性质分组（或分批），然后再成组（或成批）地提交给计算机系统，由计算机自动完成后再输出结果，从而减少作业建立和结束过程中的时间浪费。

根据在内存中允许存放的作业数，批处理系统又分为单道批处理系统和多道批处理系统。

步骤：
用户程序——监督程序——I/O *** 作——监督程序——用户程序

缺点：系统资源得不到充分利用
①CPU等待I/O
②内存浪费
③I/O设备浪费

多道批处理系统

在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，成为“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。

对于上面的调度，其实是后面的学习内容，为了方便看懂，可以在这里做一个简要的说明。

调度的出现实际上是资源共享所产生的一些问题，由于资源有限，所以如何对有限的资源进行充分的利用就是我们 *** 作系统应该实现的问题。

打个不恰当的比方：
①假设现在是一个竞选比赛，外存里面有很多作业就相当于符合我们比赛的条件有很多人，所以只有提交申请的人的人可以进入比赛，也就是后备状态，假如没有提交申请的，我们就不管。

②高级调度：在后备状态就是标明你有可能可以参与比赛，但是具体让谁去比赛，谁先具有比赛资格，这个时候就需要一个算法来选取，有可能是先报名的先选，也有可能是投票最多的进入。

这个时候的算法是最复杂的。

③低级调度：从候选人中选择一个上台表演，到底选谁呢？这个时候，也有很多算法，但是相对来说，由于就绪队列的候选人比较少，相对来说算法会简单一点
④由于某些进程耗时长，所以我们不能让他一直占用舞台资源（CPU），这样对其他的人不公平，所以图上选择按照时间段轮流执行，就好比你们轮流使用舞台，当你不再需要舞台时，那就退出比赛（离开内存）。

⑤中级调度：当你使用舞台时，发现你准备没做好，还需要外部资源，那就不占用舞台，但是发现候选人太多，那么就把你暂时踢出比赛，等到某种条件时，再恢复你的候选人身份。

由于你以前使用过CPU，所以和没来过舞台的人身份不一样，因此给你安排了一个新地方（外存阻塞），至于什么时候回去，就看这个制度了（中级调度算法）。

对于以上三种 *** 作系统，最初的三张照片来自于https://www.jianshu.com/p/4c48ce7af3e9?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation,对于这三种系统，我个人认为这篇文章的几张图比较好理解。

出现的前提：
通道技术：一般值得是双通道内存技术。

双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术，它依赖于内存控制器发生作用，在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。

（内存控制器：把CPU比喻成工厂，那么Memory就是仓库，其中内存管理器就是仓库管理员）
中断技术：中断技术是一种使CPU中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的 *** 作。

作用：
一方面，有了中断功能，PC系统就可以使CPU和外设同时工作，使系统可以及时地响应外部事件。

而且有了中断功能，CPU可允许多个外设同时工作。

这样就大大提高了CPU的利用率，也提高了数据输入、输出的速度。

另一方面，有了中断功能，就可以使CPU及时处理各种软硬件故障。

计算机在运行过程中，往往会出现事先预料不到的情况或出现一些故障，如电源掉电、存储出错，运算溢出等等。

计算机可以利用中断系统自行处理，而不必停机或报告工作人员。

通道：专门用于负责输入输出的硬件装置（输入输出处理机，IOP）

特征：
（1）多道性
（2）无序性
（3）调度性（两级）

优点：
（1）资源利用率提高
（2）系统吞吐量打

缺点：
（1）平均周转时间长
（2）无交互能力

注：
系统吞吐量：吞吐量是指在单位时间内中央处理器（CPU）从存储设备读取->处理->存储信息的量。

周转时间：作业从进入系统到结束并退出系统所经历的时间。