操作系统的概念
计算机系统
计算机系统是一种可以按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息
广义的计算机系统包含 机械式系统 和 电子式系统 两类。
在 电子式系统中， 可以划分为 模拟式 和 数字式 两种计算机系统
我们在这里讨论的是 数字电子计算机系统， 简称 计算机系统 。
计算机系统包括硬件（子）系统 和 软件（子）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工作（灵魂）
计算机系统的资源包括两大类：硬件资源和软件资源
计算机硬件系统：
中央处理器 （CPU=运算器+控制器）
内存储器（主存）
外存储器 （硬盘、磁带等）
输入输出蛇皮（键盘、鼠标、显示器、打印机等）
软件系统= 程序+数据
操作系统的定义{#1}
操作系统 是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合；他们能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机 系统能高效地运行。
操作系统的特征
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荐。
计算机程序的并发性体现：
1）用户程序用户程序之间并发执行；
2）用户程序与操作系统程序之间并发执行；
并行性和并发性
并行性：指两个或多个时间在同一时刻发生，这是一个具有微观意义的概念，即在物理上这些事件同时发生的。
并发性：指两个或者多个时间在同一时间间隔内发生，它是一个较为宏观的概念，与所使用的时间间隔相对应的、有某种程序的统计意义
2. 共享性
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
资源的共享性主要针对计算机系统的如下几项重要资源：
1）中央处理器
2）内存储器（主存）
3）外存储器
4）外部设备
资源的共享一般有两种形式：互斥共享和同时共享
3. 虚拟性
虚拟性是一种管理技术，该技术把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物，或者把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物。
4. 异步性
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以及硬件设备的情况做出任何事先的假定。
随机性并不意味着操作系统不能很好地控制资源的使用和程序的运行，随机性突出的强调了在进行操作系统的设计与实现时要充分考虑各种怎样的可能性。
操作系统本身应该稳定、可靠、安全、高效，实现程序并发和资源共享的目的。
研究操作系统的观点
1、软件的观点
从软件的观点来看，操作系统是一种大型软件系统，它是多种功能程序的集合。作为一种大型软件系统，操作系统有软件的外在特性和内在特性。
1）外在特性 ：操作系统是一种软件，它的外部表现形式
2）内在特性：操作系统既然是一种软件，它就有一般软件的结构与特点
2、资源管理的观点
在计算机系统中的硬件和软件资源可以分成以下几部分：
中央处理器（CPU）
存储器（内存和外村）
外部设备和信息（文件）
3、进程的观点
把操作系统看作由多个可以`同时` `独立` 运行的`程序`和一个对这些程序进行协调的核心所组成
4、虚拟器的观点
虚拟器的观点是从 `系统功能分解` 的角度出发，考虑操作系统的结构
5、 服务提供者的观点
从用户的角度，`站在操作系统之外` 观察操作系统，则可认为该服务提供者为用户提供了比裸机功能更强、服务质量更高、更方便的灵活的虚拟机器
为了用户使用的便利，该服务提供者提供了一组功能强大、方便、易用的广义指令（称为系统调用）
操作系统的功能
1、 进程管理 （处理器管理）
主要内容：
1）进程控制
创建进程时资源分配，进程退出时回收资源。控制进程的
状态。
2）进程同步
多个进程并发执行，用
同步或互斥的方式实现同步机制。
3）进程间通信
相互协作的进程之间
交换数据和消息。
4）调度
处理器调度。 包括线程调度、进程调度、作业调度
2、 存储管理
存储管理的任务：管理计算机内存的资源。有三个任务：
- 内存的分配和回收
当多个程序共享有限的内存资源时，要考虑如何为多个程序分配有限的内存空间
2）存储保护
存储在内存中的多个程序和数据应该彼此隔离、互不侵扰。
3）内存扩充
解决内存扩充的问题，即将内存和外存结合起来管理，用用户提供一个容量实际内存大得多的虚拟存储器
-
文件管理
在计算机系统中的信息资源（如程序和数据）是以文件的形式存储在外存储器（磁盘和磁带）上的，需要时再把他们装入内存
1） 文件存储空间管理
2）目录管理
3）文件系统的安全性
4、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及接口的技术细节，就可以方便地通过操作系统提供的设备管理手段，对设备进行操作
5、用户接口
操作系统向用户提供使用它的手段 ->用户与计算机系统之间的接口
1）命令接口
2）应用程
操作系统的发展
- 第一代：电子管时代（1946~1957年）
- 第二代： 晶体管时代 （1958~1964年）
- 第三代：集成电路时代 （1965~1970年）
- 第四代：
大规模/超大规模集成电路时代（1971~至今）
不同时期的操作系统
- 手工操作
