操作系统
2022-09-14
From 程序之心
By 丁仪
操作系统定义：能有效地组织和管理系统中的各种软/硬件资源，合理地组织计算机系统工作流程，控制程序的执行，并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统有两个重要的作用：
- 通过资源管理提高计算机系统的效率；
- 改善人机界面向用户提供友好的工作环境。
操作系统的4个特征是并发性、共享性、虚拟性和不确定性。
操作系统的功能：
- 进程管理。实质上是对处理机的执行“时间”进行管理，采用多道程序等技术将CPU的时间合理地分配给每个任务，主要包括进程控制、进程同步、进程通信和进程调度。
- 文件管理。主要包括文件存储空间管理、目录管理、文件的读/写管理和存取控制。
- 存储管理。存储管理是对主存储器“空间”进行管理，主要包括存储分配与回收、存储保护、地址映射(变换)和主存扩充。
- 设备管理。实质是对硬件设备的管理，包括对输入/输出设备的分配、启动、完成和回收。
- 作业管理。包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等。
操作系统的分类：
- 批处理操作系统：单道批处理和多道批处理(主机与外设可并行)。
- 分时操作系统：一个计算机系统与多个终端设备连接。将CPU的工作时间划分为许多很短的时间片，轮流为各个终端的用户服务。
- 实时操作系统：实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反应。实时系统对交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。
- 网络操作系统：是使联网计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务的软件和有关协议的集合。三种模式：集中模式、客户端/服务器模式、对等模式。
- 分布式操作系统：分布式计算机系统是由多个分散的计算机经连接而成的计算机系统，系统中的计算机无主、次之分，任意两台计算机可以通过通信交换信息。
- 微型计算机操作系统：简称微机操作系统，常用的有Windows、Mac OS、Linux。
嵌入式操作系统主要特点：
- 微型化。从性能和成本角度考虑，希望占用的资源和系统代码量少，如内存少、字长短、运行速度有限、能源少(用微小型电池)。
- 可定制。从减少成本和缩短研发周期考虑，要求嵌入式操作系统能运行在不同的微处理器平台上，能针对硬件变化进行结构与功能上的配置，以满足不同应用需要。
- 实时性。嵌入式操作系统主要应用于过程控制、数据采集、传输通信、多媒体信息及关键要害领域需要迅速响应的场合，所以对实时性要求较高。
- 可靠性。系统构件、模块和体系结构必须达到应有的可靠性，对关键要害应用还要提供容错和防故障措施。
- 易移植性。为了提高系统的易移植性，通常采用硬件抽象层和板级支撑包的底层设计技术。
嵌入式系统初始化过程按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为：片级初始化→板级初始化→系统初始化。
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君子曰：学不可以已。
《深入理解计算机系统（原书第3版）》
主要介绍了计算机系统的基本概念，包括最底层的内存中的数据表示、流水线指令的构成、虚拟存储器、编译系统、动态加载库，以及用户应用等。书中提供了大量实际操作，可以帮助读者更好地理解程序执行的方式，改进程序的执行效率。此书以程序员的视角全面讲解了计算机系统，深入浅出地介绍了处理器、编译器、操作系统和网络环境，是这一领域的权威之作。
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