1.3 操作系統(tǒng)
考點(diǎn)(6)操作系統(tǒng)的概念、特征、地位與功能
(1)操作系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)軟件，用來(lái)管理和控制管理系統(tǒng)中的各種軟件和硬件資源，同時(shí)為用戶(hù)提供使用計(jì)算機(jī)的良好界面。
(2)操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、資源共享性及運(yùn)行處理的隨機(jī)性等特征。
(3)操作系統(tǒng)是硬件的第一層軟件，是與計(jì)算機(jī)硬件關(guān)系最密切的系統(tǒng)軟件，是對(duì)硬件的補(bǔ)充，是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制和管理中心。
(4)操作系統(tǒng)的功能主要是對(duì)處理機(jī)進(jìn)行管理、對(duì)內(nèi)存資源進(jìn)行管理、對(duì)系統(tǒng)中以文件形式存放在外存儲(chǔ)器上的信息資源的管理，對(duì)系統(tǒng)中除了CPU和內(nèi)存以外的所有輸入、輸出設(shè)備的管理。
考點(diǎn)(7)操作系統(tǒng)的分類(lèi)
1.批處理系統(tǒng)
批處理系統(tǒng)通過(guò)操作人員將作業(yè)成批處理，由操作系統(tǒng)將用戶(hù)作業(yè)按規(guī)定的格式存放到磁盤(pán)的某個(gè)區(qū)域，然后經(jīng)過(guò)一定的調(diào)度策略調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行處理。批處理系統(tǒng)具有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：一是“多道”，二是“成批”。
2.分時(shí)系統(tǒng)
允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理每個(gè)用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求。
其主要目標(biāo)是對(duì)用戶(hù)響應(yīng)的及時(shí)性，使用戶(hù)等待的處理時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)。
3實(shí)時(shí)系統(tǒng)
是對(duì)來(lái)自外界的事件能夠及時(shí)響應(yīng)，并在嚴(yán)格的時(shí)間內(nèi)處理完畢，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)兩類(lèi)。其主要特點(diǎn)是響應(yīng)的及時(shí)性和系統(tǒng)的高可靠性。
4.個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
是一種聯(lián)機(jī)交互的單用戶(hù)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)資源的管理和利用，能提供方便和友好的用戶(hù)接口：
個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作和人機(jī)交互，這是個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)；方便友好的用戶(hù)界面和比較完善的文件管理功能，這是另一個(gè)重要特點(diǎn)。
5.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
通過(guò)通信協(xié)議和通信設(shè)施將分散的多個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)包括網(wǎng)絡(luò)管理、文件管理、信息傳輸和數(shù)據(jù)保護(hù)等多種功能。
6.分布式操作系統(tǒng)
是將地理上分布的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和線(xiàn)路互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)，它管理分布式系統(tǒng)的所有資源，實(shí)現(xiàn)資源分配和調(diào)度，任務(wù)劃分并提供統(tǒng)一的用戶(hù)界面。
考點(diǎn)(8)研究操作系統(tǒng)的方法
1.資源管理觀(guān)點(diǎn)
把操作系統(tǒng)看成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者，用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)接口使用處理機(jī)、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備和軟件等系統(tǒng)資源，從而把操作系統(tǒng)分為處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理和文件管理5大管理功能。
2進(jìn)程觀(guān)點(diǎn)
操作系統(tǒng)由若干個(gè)獨(dú)立而又同時(shí)運(yùn)行的程序和一個(gè)對(duì)這些程序進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的核心組成，核心就是進(jìn)程，它分為用戶(hù)進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程兩大類(lèi)。
3虛機(jī)器觀(guān)點(diǎn)
用戶(hù)不直接使用硬件機(jī)器，通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)控制和使用計(jì)算機(jī)，從而把計(jì)算機(jī)擴(kuò)充為功能更強(qiáng)、使用更加方便的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
考點(diǎn)(9)操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境
1.特權(quán)指令與非特權(quán)指令
計(jì)算機(jī)將指令分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令，是為了保證系統(tǒng)的安全。其中提供特權(quán)指令是為了實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的特定功能，非特權(quán)指令在操作系統(tǒng)的控制下對(duì)用戶(hù)開(kāi)放。
2 CPU狀態(tài)
CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序，大多數(shù)計(jì)算機(jī)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài)。通常，操作系統(tǒng)在管態(tài)下進(jìn)行，CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。用戶(hù)程序只能在目態(tài)下進(jìn)行，在目態(tài)下，CPU只能執(zhí)行非特權(quán)指令。
3中斷機(jī)制
中斷，是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的一種反應(yīng)，它暫停執(zhí)行程序，保留現(xiàn)場(chǎng)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序后，返回中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行該中斷的程序。中斷的實(shí)現(xiàn)需要硬件和軟件結(jié)合完成。
中斷源分為兩大類(lèi)：強(qiáng)迫性中斷和自愿性中斷。
中斷響應(yīng)是由中斷裝置完成的，是為了解決中斷的發(fā)現(xiàn)和接收問(wèn)題，硬件對(duì)中斷請(qǐng)求做出響應(yīng)的過(guò)程，包括識(shí)別中斷源、保留現(xiàn)場(chǎng)和引出中斷處理程序等過(guò)程。
中斷處理過(guò)程分為4個(gè)階段：保存被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)，分析中斷源和確定中斷原因，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)和繼續(xù)執(zhí)行被中斷程序。
考點(diǎn)(10)操作系統(tǒng)的功能
操作系統(tǒng)的功能可以概括為進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、作業(yè)管理、設(shè)備管理和文件管理5大功能管理。
1.進(jìn)程管理
為了描述多道程序并發(fā)執(zhí)行而引入進(jìn)程這一概念。操作系統(tǒng)通過(guò)對(duì)進(jìn)程的管理來(lái)協(xié)調(diào)多道程序之間的關(guān)系，解決對(duì)處理機(jī)的調(diào)度策略、分配實(shí)施和回收等問(wèn)題，從而充分利用CPU資源。
2.存儲(chǔ)管理
主要是管理汁算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器資源。
存儲(chǔ)管理必須合理地分配內(nèi)存空間，必須實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)，以防內(nèi)存中的各程序相互干擾，同時(shí)必須采用一定的方法“擴(kuò)充”內(nèi)存，以達(dá)到有效利用內(nèi)存空間，允許多個(gè)作業(yè)共享程序和數(shù)據(jù)及能在內(nèi)存運(yùn)行任意大小的程序的目的。
3.文件管理
文件管理是操作系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的功能，因?yàn)樗苡行У貙?shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)、檢索和修改，并解決文件的共享、保密和保護(hù)問(wèn)題，能夠使用戶(hù)方便和安全地訪(fǎng)問(wèn)文件。
4.設(shè)備管理
除了CPU和內(nèi)存，設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)對(duì)所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的管理。設(shè)備管理對(duì)外圍設(shè)備中的獨(dú)占設(shè)備采用靜態(tài)分配策略，根據(jù)用戶(hù)指定的設(shè)備類(lèi)型和臺(tái)數(shù)進(jìn)行分配；對(duì)于共享設(shè)備不進(jìn)行預(yù)先設(shè)備，而是根據(jù)確定的驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法來(lái)決定當(dāng)前使用磁盤(pán)者。
5.作業(yè)管理
為用戶(hù)提供良好的使用系統(tǒng)的環(huán)境和手段，使用戶(hù)有效地組織工作流程，并促進(jìn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行。
考點(diǎn)(6)操作系統(tǒng)的概念、特征、地位與功能
(1)操作系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)軟件，用來(lái)管理和控制管理系統(tǒng)中的各種軟件和硬件資源，同時(shí)為用戶(hù)提供使用計(jì)算機(jī)的良好界面。
(2)操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、資源共享性及運(yùn)行處理的隨機(jī)性等特征。
(3)操作系統(tǒng)是硬件的第一層軟件，是與計(jì)算機(jī)硬件關(guān)系最密切的系統(tǒng)軟件，是對(duì)硬件的補(bǔ)充，是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制和管理中心。
(4)操作系統(tǒng)的功能主要是對(duì)處理機(jī)進(jìn)行管理、對(duì)內(nèi)存資源進(jìn)行管理、對(duì)系統(tǒng)中以文件形式存放在外存儲(chǔ)器上的信息資源的管理，對(duì)系統(tǒng)中除了CPU和內(nèi)存以外的所有輸入、輸出設(shè)備的管理。
考點(diǎn)(7)操作系統(tǒng)的分類(lèi)
1.批處理系統(tǒng)
批處理系統(tǒng)通過(guò)操作人員將作業(yè)成批處理，由操作系統(tǒng)將用戶(hù)作業(yè)按規(guī)定的格式存放到磁盤(pán)的某個(gè)區(qū)域，然后經(jīng)過(guò)一定的調(diào)度策略調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行處理。批處理系統(tǒng)具有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：一是“多道”，二是“成批”。
2.分時(shí)系統(tǒng)
允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理每個(gè)用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求。
其主要目標(biāo)是對(duì)用戶(hù)響應(yīng)的及時(shí)性，使用戶(hù)等待的處理時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)。
3實(shí)時(shí)系統(tǒng)
是對(duì)來(lái)自外界的事件能夠及時(shí)響應(yīng)，并在嚴(yán)格的時(shí)間內(nèi)處理完畢，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)兩類(lèi)。其主要特點(diǎn)是響應(yīng)的及時(shí)性和系統(tǒng)的高可靠性。
4.個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
是一種聯(lián)機(jī)交互的單用戶(hù)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)資源的管理和利用，能提供方便和友好的用戶(hù)接口：
個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作和人機(jī)交互，這是個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)；方便友好的用戶(hù)界面和比較完善的文件管理功能，這是另一個(gè)重要特點(diǎn)。
5.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
通過(guò)通信協(xié)議和通信設(shè)施將分散的多個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)包括網(wǎng)絡(luò)管理、文件管理、信息傳輸和數(shù)據(jù)保護(hù)等多種功能。
6.分布式操作系統(tǒng)
是將地理上分布的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和線(xiàn)路互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)，它管理分布式系統(tǒng)的所有資源，實(shí)現(xiàn)資源分配和調(diào)度，任務(wù)劃分并提供統(tǒng)一的用戶(hù)界面。
考點(diǎn)(8)研究操作系統(tǒng)的方法
1.資源管理觀(guān)點(diǎn)
把操作系統(tǒng)看成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者，用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)接口使用處理機(jī)、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備和軟件等系統(tǒng)資源，從而把操作系統(tǒng)分為處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理和文件管理5大管理功能。
2進(jìn)程觀(guān)點(diǎn)
操作系統(tǒng)由若干個(gè)獨(dú)立而又同時(shí)運(yùn)行的程序和一個(gè)對(duì)這些程序進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的核心組成，核心就是進(jìn)程，它分為用戶(hù)進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程兩大類(lèi)。
3虛機(jī)器觀(guān)點(diǎn)
用戶(hù)不直接使用硬件機(jī)器，通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)控制和使用計(jì)算機(jī)，從而把計(jì)算機(jī)擴(kuò)充為功能更強(qiáng)、使用更加方便的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
考點(diǎn)(9)操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境
1.特權(quán)指令與非特權(quán)指令
計(jì)算機(jī)將指令分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令，是為了保證系統(tǒng)的安全。其中提供特權(quán)指令是為了實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的特定功能，非特權(quán)指令在操作系統(tǒng)的控制下對(duì)用戶(hù)開(kāi)放。
2 CPU狀態(tài)
CPU交替執(zhí)行操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序，大多數(shù)計(jì)算機(jī)將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為管態(tài)和目態(tài)。通常，操作系統(tǒng)在管態(tài)下進(jìn)行，CPU在管態(tài)下可以執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集。用戶(hù)程序只能在目態(tài)下進(jìn)行，在目態(tài)下，CPU只能執(zhí)行非特權(quán)指令。
3中斷機(jī)制
中斷，是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的一種反應(yīng)，它暫停執(zhí)行程序，保留現(xiàn)場(chǎng)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序后，返回中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行該中斷的程序。中斷的實(shí)現(xiàn)需要硬件和軟件結(jié)合完成。
中斷源分為兩大類(lèi)：強(qiáng)迫性中斷和自愿性中斷。
中斷響應(yīng)是由中斷裝置完成的，是為了解決中斷的發(fā)現(xiàn)和接收問(wèn)題，硬件對(duì)中斷請(qǐng)求做出響應(yīng)的過(guò)程，包括識(shí)別中斷源、保留現(xiàn)場(chǎng)和引出中斷處理程序等過(guò)程。
中斷處理過(guò)程分為4個(gè)階段：保存被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)，分析中斷源和確定中斷原因，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)和繼續(xù)執(zhí)行被中斷程序。
考點(diǎn)(10)操作系統(tǒng)的功能
操作系統(tǒng)的功能可以概括為進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、作業(yè)管理、設(shè)備管理和文件管理5大功能管理。
1.進(jìn)程管理
為了描述多道程序并發(fā)執(zhí)行而引入進(jìn)程這一概念。操作系統(tǒng)通過(guò)對(duì)進(jìn)程的管理來(lái)協(xié)調(diào)多道程序之間的關(guān)系，解決對(duì)處理機(jī)的調(diào)度策略、分配實(shí)施和回收等問(wèn)題，從而充分利用CPU資源。
2.存儲(chǔ)管理
主要是管理汁算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器資源。
存儲(chǔ)管理必須合理地分配內(nèi)存空間，必須實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)，以防內(nèi)存中的各程序相互干擾，同時(shí)必須采用一定的方法“擴(kuò)充”內(nèi)存，以達(dá)到有效利用內(nèi)存空間，允許多個(gè)作業(yè)共享程序和數(shù)據(jù)及能在內(nèi)存運(yùn)行任意大小的程序的目的。
3.文件管理
文件管理是操作系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的功能，因?yàn)樗苡行У貙?shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)、檢索和修改，并解決文件的共享、保密和保護(hù)問(wèn)題，能夠使用戶(hù)方便和安全地訪(fǎng)問(wèn)文件。
4.設(shè)備管理
除了CPU和內(nèi)存，設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)對(duì)所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的管理。設(shè)備管理對(duì)外圍設(shè)備中的獨(dú)占設(shè)備采用靜態(tài)分配策略，根據(jù)用戶(hù)指定的設(shè)備類(lèi)型和臺(tái)數(shù)進(jìn)行分配；對(duì)于共享設(shè)備不進(jìn)行預(yù)先設(shè)備，而是根據(jù)確定的驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法來(lái)決定當(dāng)前使用磁盤(pán)者。
5.作業(yè)管理
為用戶(hù)提供良好的使用系統(tǒng)的環(huán)境和手段，使用戶(hù)有效地組織工作流程，并促進(jìn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行。