计算机操作系统基础知识概述

计算机系统包括硬件系统和软件系统,硬件系统是计算机系统赖以工作的实体,软件系统保证计算机系统按用户指定的要求协调的工作。这两个部分构成了计算机系统的资源,即硬件资源和软件资源。

一个程序在执行前,必须要先得到计算机系统的内存空间后才能被装入内存。这些程序的执行要依靠中央处理器。程序在执行的过程中需要调用公共服务子程序和共享文件,还要使用各种计算机外部设备,以完成信息的输入和输出。这里的中央处理器、内存空间、公共服务子程序和共享文件以及计算机外部设备等都是计算机系统中的资源。可见,任何程序的执行都要占用计算机系统的资源。

操作系统不仅是硬件与所有其他软件之间的接口,而且任何计算机都必须在其硬件平台上加载相应的操作系统之后,才能构成一个可以协调运转的计算机系统。只有在操作系统的指挥控制下,各种计算机资源才能被分配给用户使用。也只有在操作系统的支撑下,其他系统软件如各类编译系统、程序库、运行支持环境才得以取得运行条件。

(一)操作系统一般具有如下特性:

1、并发性

并发性是指计算机系统中同时存在若干个运行着的程序,从宏观上看,这些程序在同时向前推进。计算机程序的并发性表现在用户程序与用户程序之间并发执行,用户程序与操作系统程序之间并发执行。

2、共享性

共享性是指操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源,这种共享性是在操作系统控制下实现的。

3、随机性

操作系统的运行是在一种随机的环境下进行的,这种随机环境的含义是,操作系统不能对所运行的程序的行为及硬件设备的情况做出任何事先的假定。显然,一个设备可能在任何时候向处理器发出中断请求,而运行着的用户程序要做什么事情也无法事先知道。

(二)操作系统的功能

1、进程管理

进程管理的实质是对CPU进行管理,通过对进程的管理,协调多道程序之间的关系,解决有关处理器分配调度策略、分配的实施和回收等问题,以使CPU资源得到最充分的利用。

2、存储管理

存储管理的任何是管理计算机内存的资源,存储管理有三个方面的任务:首先,当多个程序共享有限的内存资源时,要考虑如何将有限的内存空间分配给多个程序;其次,存放在内存中的多个程序和数据应该彼此隔离、互不侵扰;第三,解决内存扩充的问题,即将内存和外存结合起来管理,为用户提供一个容量比实际内存大的多的虚拟存储器。

3、文件管理

在计算机系统中的信息资源(如程序和数据)通常都是以文件的形式存放在外存储器上的,需要时再将其装入内存。文件管理的任何是有效的支持文件的存储、检索和修改等操作,解决文件的共享、保密和保护的问题,以使用户方便、安全的访问文件。

4、设备管理

设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备管理,由操作系统的设备管理功能负责外部设备的分配、启动和故障处理,用户不必详细了解设备与接口的技术细节,就可以方便的通过操作系统提供的设备管理手段,对设备进行操作。

冯·诺依曼提供计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成,其中关系:程序和数据可以从输入设备读入存储器,再经存储器送到输出设备输出;存储器中的数据可以送到运算器或输出设备,但是存储器中的指令只能送到控制器;运算器可以从存储器和输入设备接收数据,也可以将数据送到存储器或输出设备;控制器可以向每一个设备发送控制信号;只有控制器才能向输入输出设备或存储器传送地址。

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