操作系统最新的电脑操作系统

Chapter4操作系统CS,ZJUOverview操作系统的定义操作系统的类型常见的操作系统操作系统的结构和组成Windows操作系统文件管理计算机科学基础4.
1操作系统的定义操作系统是计算机硬件和用户(其他软件和人)之间的接口,位于计算机系统核心的操作系统,它使得用户能够方便地操作计算机,能有效地对计算机软件和硬件资源进行管理和使用.
计算机科学基础4.
2操作系统的类型操作系统有许多不同的分类方法,按照其使用环境和对程序执行的处理方式进行分类,可分为:实时系统单用户单任务系统单用户多任务系统多用户多任务系统分布式系统并行系统计算机科学基础实时系统实时操作系统要求在规定的时间内响应,并快速处理,其响应时间一般在毫秒、微秒级甚至更快.
大多数实时操作系统是专用系统.
实时操作系统本身对资源的使用和控制都必须优化以满足系统要求.
计算机科学基础单用户单任务系统计算机只能由一个人使用,且一次只能执行一个任务.
早前PC机的DOS(DiskOS)系统就是这种单用户单任务操作系统.
虽然这种操作系统的效率低,但是系统对计算机硬件的要求不高.
计算机科学基础单用户多任务系统仍然只能支持一个人使用计算机,但允许同时执行多个任务.
目前最为常见的PC机操作系统,包括Windows、Apple公司的MacOS.
采用任务是一种分时处理技术,将CPU的执行时间划分为若干个时间片,在一个时间片内执行一个任务,在下一个时间片内执行另外一个任务,循环不息.
可以在多个程序之间进行数据交换.
由于需要支持多个任务,要在用户界面处理、系统资源的分配和调度等方面进行大量的处理,因此整个系统比较庞大,且比较复杂.
计算机科学基础多用户多任务系统允许多个用户使用一台主机,而且支持每个用户的多任务处理.
早期硬件资源非常昂贵,多采用使用主机的多用户多任务系统,这种结构演变到今天就是网络服务器,终端工作站变成了PC机.
最早的操作系统UNIX就是多用户系统,今天它也是高端网络服务器的操作系统,而Windows的服务器版也具有这种功能.
计算机科学基础并行系统并行操作系统是针对计算机系统的多处理器要求设计的,它除了完成单一处理器系统同样的作业与进程控制任务外,还需要完成在系统的多个处理器之间活动的分配、调度.
并行系统要解决"负载平衡"(LoadBalancing)问题和"缩放"问题.
计算机科学基础分布式系统通过网络将物理上分布(分散)的具有独立功能的计算机系统互连起来,实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统.
侧重且扩大了操作系统对网络资源的控制范围,并实现统一控制.
"云计算".
计算机科学基础4.
3常见的操作系统MS-DOS单用户操作系统.
DOS采用字符界面,其中的命令一般都是英文单词或缩写.
由于DOS系统有广泛的用户群,在Windows中成为一个任务(命令提示符窗口)被保留下来.
计算机科学基础Windows基于图形用户界面(GUI)的操作系统.
它可以同时运行多个应用程序(多任务)众多版本Windows3.
X、WindowsNT、Windows95、97、98……Windows7个人版、专业版、企业版,乃至支持庞大用户量的数据中心版.
计算机科学基础UNIX/LinuxUNIX是非常著名的多用户多任务分时操作系统.
UNIX不仅是一个运行可靠、稳定的系统,而且由其开创的操作系统技术一直为其他操作系统所遵循,因此它成了事实上的标准.
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统.
Linux被认为是一种高性能、低开支的,可以替换其他昂贵操作系统的软件.
计算机科学基础MacOSMacOS是Apple公司为其Macintosh系列计算机设计的操作系统.
早于Windows,且也是基于GUI的.
具有很强的图形处理能力,被公认为是最好的图形处理系统.
计算机科学基础移动设备操作系统Palm(奔迈)OS由最早生产PDA的Palm公司开发.
WindowsMobile微软公司开发的适用于移动设备的Windows系统.
Symbian(塞班)OSNokia和SonyEricsson等手机生产商联合开发的智能手机操作系统.
Android(安卓)Google公司收购了原开发商Android后,联合多家制造商推出的面向平板电脑、移动设备、智能手机的操作系统.
基于Linux开放的源代码开发且仍然是免费系统.
iOSApple公司为其生产的移动电话iPhone开发的操作系统.
主要应用于Apple的i系列数码产品,如iPhone、iPAD等计算机科学基础4.
4操作系统的组成各种类型操作系统的功能基本相同,其结构也差不多,只是实现方法不同.
操作系统的组成也有两种分类一种基于软件的层次结构,把操作系统分为内核(Kernel)和用户接口(Shell)两层.
一种是按照操作系统的功能性结构,把操作系统分为进程管理、存储管理、文件管理和设备管理.
计算机科学基础层次结构:内核(kernel):是操作系统的核心,管理计算机各种资源所需要的基本模块(程序)代码——直接操作计算机的各种资源文件管理、设备驱动(DeviceDriver、内存管理、调度和控制用户接口(shell)Shell(外壳程序)负责接收用户(包括用户执行的应用程序)的操作命令,并将这个命令解释后交给Kernel去执行.
Shell命令有两种方式,一种是会话式输入,另一种是命令文件方式.
DOS系统将Shell叫命令解释器(Command)在Windows系统中Shell是"窗口管理器",通过鼠标向"窗口管理器"发出命令,启动程序执行的窗口.
计算机科学基础位于操作系统核心的Kernal在Kernel和用户之间的接口部分就是Shell程序功能组成:进程管理存储器管理设备管理文件管理计算机科学基础进程管理程序、作业和进程程序、作业和进程分别定义了计算机工作过程的不同状态.
程序是用户编制的完成特定任务的代码,被存放在外存上,是一个静止状态.
作业(Job)是程序的另一个状态,它是指程序从被选中运行直到运行结束的整个过程.
而当一个作业被选中后进入内存运行,这个作业就成为进程.

"程序"先成为"作业"进而成为"进程",并被按照一定规则进行调度.
所有的进程都是作业,但不是所有的作业都是进程.
换言之,正在运行的程序才是进程.
计算机科学基础操作系统——进程管理进程调度现代操作系统支持多任务处理,成为进程的程序已经被调入内存,在一般情况下,CPU给每个进程分配时间片并轮流去执行,也可以用其它方式对进程进行调度.
时间片轮转法:每次调度,把CPU分配给队首进程,并令其执行一个时间片.
当执行的时间片用完时,由一个记时器发出一个时钟中断请求,该进程被停止,第2个时间片分配给第2给进程;依次循环.
当进程获取时间片后有三种状态:时间片内未完成任务需要I/O操作任务完成,进程中止并退出内存计算机科学基础多级反馈队列:在系统中设置多个就绪队列,并赋予各队列以不同的优先权.
进程同步和死锁进程管理的一个主要任务相互有关联的进程能够同步,不要产生死琐同步就是要使并发执行的各进程之间能够有效地共享资源和相互合作死锁就是多个进程同时占有对方需要的资源而同时请求对方的资源,而它们在得到请求之前不会释放所占有的资源.
计算机科学基础发生死锁会导致系统处于无效等待状态,因此必须撤销其中的一个进程.
例如在Windows中,可用"任务管理器"终止没有响应也就是无效的进程.
线程进程概念的延伸.
如果程序只有一个进程就可以处理所有的任务,那么它就是单一线程的.
如果程序可以被分解为多个进程共同完成程序的任务,那么被分解的不同进程就叫做线程,也叫轻量级进程(LightWeightProcesses)线程(Thread)是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位.
线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制.
线程分单线程和多线程(又分成单元线程和自由线程)单元线程:好处是可以响应同一时刻的多个用户请求的任务而不只是单个用户请求.
自由线程:所有的线程可以并发.
线程和进程的关系是:线程是属于进程的,线程运行在进程空间内,同一进程所产生的线程共享同一内存空间,当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除计算机科学基础存储器管理操作系统动态监控计算机内存空间的使用情况,当某个程序执行结束后,系统就会自动将它占用的内存单元收回以供其他程序使用.
操作系统记录每个程序使用内存的情况,根据进程执行情况,不断变换内存空间的分配.
这部分的工作由存储管理器(MemoryManageUnit,MMU)负责处理,这部分的管理就涉及存储器管理,包括:内存管理内存和外存数据交换虚拟内存计算机科学基础操作系统——存储器管理内存管理操作系统的一个重要任务就是要解决"内存不足"以致程序无法运行的问题.
一般可以分为单道程序和多道程序:计算机科学基础单道程序:内存中除一小部分装载操作系统,大部分被单一的程序所使用.
多见于早期的计算机、专用计算机,单道程序存在的问题是:只能够运行一个程序被运行的程序大小受到内存的限制如果程序有I/O任务,CPU将处于空闲状态,利用率低多道程序操作系统可以装入多个程序并"同时"执行这些程序,由CPU轮流执行,按照内存和外存是否交换程序和数据进行划分,有两种实现多道程序的技术:计算机科学基础非交换技术,程序运行期间全部在内存进行,不和外存交换数据.
分区调度分页调度交换技术,程序在运行期间需要和外存交换数据.
请求分页调度请求分段调度分区调度:内存被分成不定长的几个区,每个程序占有一个区,CPU按照进程调度在各个分区(程序)之间轮流执行.
其缺点:预设的分区个数和大小由操作系统负责,必须保证分区的个数和大小符合并发执行的程序的要求;若空闲区多或分区过大会造成系统资源浪费,增加系统管理开销.
对系统配置的内存要求高,如果系统内存容量小,分区就没多大意义分页调度:内存和程序都被进行了划分,内存被分为大小相等的"帧",而程序被分成和帧大小相等的"页",系统根据程序的页的数量装入到同样数量的帧中.
并且程序在内存中可以不连续存放.
和分区调度相比,内存使用率增加,系统开销降低.
缺陷大程序无法运行.