首页 > 编程知识 正文

简述操作系统的发展和分类,简述操作系统有哪些特征

时间:2023-05-05 06:08:29 阅读:239874 作者:3220

一、操作系统的概念

操作系统(Operating System,OS)是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境;它是计算机系统中最基本的系统软件。

从操作系统的概念上可以看出:

操作系统是系统资源的管理者(资源包括软件、硬件、文件等)作为用户和计算机硬件之间的接口向上层提供方便易用的服务操作系统是最接近硬件的一种系统软件

 

二、操作系统的特征

并发、共享、虚拟、异步

 

2.1 并发

并发和共享是最基本的特征,两者互为存在条件。

并发:指两个或多个事件在同一个时间间隔内发生。这些事件宏观上是同时发生的,但是微观上是交替发生的。

并行:指两个或多个事件在同一时刻同时发生。

 

注!!

单核CPU同一时刻只能执行一个程序,各个程序只能并发地执行

多核CPU同一时刻可以执行多个程序,多个程序可以并行地执行

 

2.2 共享

共享即资源共享,是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

共享分为:互斥共享方式和同时共享方式。

互斥共享方式:系统中的某些资源,虽然可以提供给多个进程使用,但是一段时间内只允许一个进程访问。如使用QQ和微信视频,同一个时间段内摄像头只能分配给一个进程。

同时共享方式:系统中的某些资源,允许一个时间段内由多个进程同时对它们访问。如可以同时可以一边播放音乐一边看视频,音频设备被两个进程同时共享。

 

2.3 并发和共享的关系

并发性:计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。

共享性:系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

如果失去了并发性,则系统中只有一个程序运行,则共享性就失去了存在的意义。如果失去了共享性,则多个进程无法同时访问共享资源,也就没法实现并发。所以并发和共享两者互为存在条件。

 

2.4 虚拟

虚拟技术分为:

空分复用技术(如虚拟存储器技术)时分复用技术(如虚拟处理器)

如果没有并发性就谈不上虚拟性。

空分复用技术:利用存储器的空闲空间分区域存放和运行其他的多道程序,以此提高内存的利用率。

时分复用技术:通过处理机的空闲时间运行其他程序,提高了处理机的利用率。

 

2.5 异步

异步是指,在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,但由于资源有限,进程的执行不是一贯到底的, 而是走走停停,以不可预知的速度向前推进,这就是进程的异步性。

如果失去了并发性,即系统只能串行地运行各个程序,那么每个程序的执行会 一贯到底。

只有系统拥有并发性,才有可能导致异步性。

三、操作系统的发展和分类
 

四、操作系统的运行机制和体系结构

4.1 两种指令

指令:处理器(CPU)可以识别、执行的最基本的命令。

特权指令:如内存清零指令,这类指令权限高,不允许用户程序使用。

非特性指令:如普通的运算指令,权限低,对其他用户没有影响。

 

4.2 两种处理器状态

两种处理器状态:用户态和核心态

用户态:此时CPU只能执行非特权指令。

核心态:特权指令和非特权指令都可以执行。

如何改变状态?

内核态 --> 用户态  一条修改PSW的特权指令

用户态 --> 内核态  由中断引起,硬件自动完成

 

4.3 两种程序

内核程序:是系统的管理者,即可以执行特权指令又可以执行非特权指令,运行在核心态。

应用程序:为了保证系统的安全运行,普通应用程序只能执行非特权指令,运行在用户态。

 

4.4 操作系统内核

操作系统内核是计算机上配置的底层软件,是操作系统最基本、最核心的部分。

实现操作系统内核功能的那些程序就是内核程序。

时钟管理用于实现计时功能,分时操作系统中,各个进程的使用的CPU时间计时是使用时钟管理实现。中断处理:用于实现中断机制。原语:是一种具有原子性的特殊程序。

 

4.5 操作系统的两种指令,两种处理器状态和两种程序之间的联系

特权指令只能在核心态下执行,内核程序运行在核心态,可以执行特权指令也可以执行非特权指令。

应用程序运行在用户态,只能执行非特权命令。

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。