现代操作系统概述

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现代操作系统概述

目录如下：

文章目录

• 现代操作系统概述
• • 前言
  • 操作系统的基本概念
  • 为什么要有操作系统
  • 操作系统与普通软件的区别
  • 操作系统所处的位置
  • 与用户交互的程序
  • 操作系统的运行机制：
  • • 内核态（管态）
    • 用户态（目态）
  • 操作系统的特征
  • • 并发(Concurrence)
    • 共享（Sharing)
    • • 1) 互斥共享方式
      • 2) 同时访问方式
    • 虛拟（Virtual)
    • 异步(Asynchronism)
  • 操作系统的功能
  • 操作系统发展历史
  • • 1945~1955：真空管和穿孔卡片
    • • 第一代计算机的产生背景：
      • 特点：
      • 工作过程：
      • 优点：
      • 缺点：
      • 注意：
    • 1955~1965：晶体管和批处理系统
    • • 第二代计算机的产生背景：
      • 特点：
      • 工作过程：插图
      • 第二代如何解决第一代的问题/缺点：
      • 优点：
      • 缺点：
    • 1965~1980：集成电路芯片和多道程序设计
    • • 第三代计算机的产生背景：
      • 如何解决第二代计算机的问题1：
      • 如何解决第二代计算机的问题2：
      • 空间上的复用最大的问题是：
      • 如何解决第二代计算机的问题3：
    • 1980~至今：个人计算机
  • 计算机硬件
  • 大型Pentium系统结构
  • Pentium系统的启动过程
  • 操作系统基本概念
  • • 进程：
    • 地址空间：
    • 文件：
    • 输入/输出：
    • 保护：
    • shell：
  • 系统调用
  • 操作系统的体系结构
  • C语言

前言

在信息化时代，软件被称为计算机系统的灵魂。而作为软件核心的操作系统，已经与现代计算机系统密不可分、融为一体。计算机系统自下而上可粗分为四个部分：硬件、操作系 统、应用程序和用户（这里的划分与计算机组成原理的分层不同）。操作系统管理各种计算机硬件，为应用程序提供基础，并充当计算机硬件与用户之间的中介。

硬件，如中央处理器、内存、输入/输出设备等，提供了基本的计算资源。

应用程序， 如字处理程序、电子制表软件、编译器、网络浏览器等，规定了按何种方式使用这些资源来解决用户的计算问题。操作系统控制和协调各用户的应用程序对硬件的分配与使用。

在计算机系统的运行过程中，操作系统提供了正确使用这些资源的方法。

综上所述，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的程序集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的，它是计算机系统中最基本的系统软件。

操作系统的基本概念

百度百科：操作系统

维基百科：操作系统

中文名	操作系统
外文名	[Operating System](https://baike.baidu/item/Operating System)
英文简称	OS
组成部分	内核、驱动程序、接口库、外围
常见系统	Android, iOS, Linux, Windows,[Mac OS X](https://baike.baidu/item/Mac OS X/470629)
特 征	并发、共享、虚拟、异步
功 能	处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理
基本类型	批处理系统、分时操作系统、实时操作系统
体系结构	模块组合结构、层次结构、微内核结构

精简的说的话，操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。

注意：操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，本质也是一个软件。操作系统由操作系统的内核（运行于内核态，管理硬件资源）以及系统调用（运行于用户态，为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口）两部分组成，所以，单纯的说操作系统是运行于内核态的，是不准确的。

为什么要有操作系统

现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其他输入输出设备组成。

一般而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。

其一：如果每位应用程序员都必须掌握该系统所有的细节，那就不可能再编写代码了（严重影响了程序员的开发效率：全部掌握这些细节可能需要一万年…）

其二：并且管理这些部件并加以优化使用，是一件极富挑战性的工作，于是，计算安装了一层软件（系统软件），称为操作系统。它的任务就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的所有设备。

总结：

程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到，管理这些硬件并且加以优化使用是非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了他，程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来，只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。

操作系统与普通软件的区别

1. 主要区别是：你不想用暴风影音了你可以选择用迅雷播放器或者干脆自己写一个，但是你无法写一个属于操作系统一部分的程序（时钟中断处理程序），操作系统由硬件保护，不能被用户修改。
2. 操作系统与用户程序的差异并不在于二者所处的地位。特别地，操作系统是一个大型、复杂、长寿的软件，
   • ==大型：==linux或windows的源代码有五百万行数量级。按照每页50行共1000行的书来算，五百万行要有100卷，要用一整个书架子来摆置，这还仅仅是内核部分。用户程序，如GUI，库以及基本应用软件（如windows Explorer等），很容易就能达到这个数量的10倍或者20倍之多。
   • 长寿：操作系统很难编写，如此大的代码量，一旦完成，操作系统所有者便不会轻易扔掉，再写一个。而是在原有的基础上进行改进。（基本上可以把windows95/98/Me看出一个操作系统，而windows NT/2000/XP/Vista则是两位一个操作系统，对于用户来说它们十分相似。还有UNIX以及它的变体和克隆版本也演化了多年，如System V版，Solaris以及FreeBSD等都是Unix的原始版，不过尽管linux非常依照UNIX模式而仿制，并且与UNIX高度兼容，但是linux具有全新的代码基础）

操作系统所处的位置

现代操作系统概述

目录如下：

文章目录

• 现代操作系统概述
• • 前言
  • 操作系统的基本概念
  • 为什么要有操作系统
  • 操作系统与普通软件的区别
  • 操作系统所处的位置
  • 与用户交互的程序
  • 操作系统的运行机制：
  • • 内核态（管态）
    • 用户态（目态）
  • 操作系统的特征
  • • 并发(Concurrence)
    • 共享（Sharing)
    • • 1) 互斥共享方式
      • 2) 同时访问方式
    • 虛拟（Virtual)
    • 异步(Asynchronism)
  • 操作系统的功能
  • 操作系统发展历史
  • • 1945~1955：真空管和穿孔卡片
    • • 第一代计算机的产生背景：
      • 特点：
      • 工作过程：
      • 优点：
      • 缺点：
      • 注意：
    • 1955~1965：晶体管和批处理系统
    • • 第二代计算机的产生背景：
      • 特点：
      • 工作过程：插图
      • 第二代如何解决第一代的问题/缺点：
      • 优点：
      • 缺点：
    • 1965~1980：集成电路芯片和多道程序设计
    • • 第三代计算机的产生背景：
      • 如何解决第二代计算机的问题1：
      • 如何解决第二代计算机的问题2：
      • 空间上的复用最大的问题是：
      • 如何解决第二代计算机的问题3：
    • 1980~至今：个人计算机
  • 计算机硬件
  • 大型Pentium系统结构
  • Pentium系统的启动过程
  • 操作系统基本概念
  • • 进程：
    • 地址空间：
    • 文件：
    • 输入/输出：
    • 保护：
    • shell：
  • 系统调用
  • 操作系统的体系结构
  • C语言

前言

在信息化时代，软件被称为计算机系统的灵魂。而作为软件核心的操作系统，已经与现代计算机系统密不可分、融为一体。计算机系统自下而上可粗分为四个部分：硬件、操作系 统、应用程序和用户（这里的划分与计算机组成原理的分层不同）。操作系统管理各种计算机硬件，为应用程序提供基础，并充当计算机硬件与用户之间的中介。

硬件，如中央处理器、内存、输入/输出设备等，提供了基本的计算资源。

应用程序， 如字处理程序、电子制表软件、编译器、网络浏览器等，规定了按何种方式使用这些资源来解决用户的计算问题。操作系统控制和协调各用户的应用程序对硬件的分配与使用。

在计算机系统的运行过程中，操作系统提供了正确使用这些资源的方法。

综上所述，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的程序集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的，它是计算机系统中最基本的系统软件。

操作系统的基本概念

百度百科：操作系统

维基百科：操作系统

中文名	操作系统
外文名	[Operating System](https://baike.baidu/item/Operating System)
英文简称	OS
组成部分	内核、驱动程序、接口库、外围
常见系统	Android, iOS, Linux, Windows,[Mac OS X](https://baike.baidu/item/Mac OS X/470629)
特 征	并发、共享、虚拟、异步
功 能	处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理
基本类型	批处理系统、分时操作系统、实时操作系统
体系结构	模块组合结构、层次结构、微内核结构

精简的说的话，操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。

注意：操作系统位于计算机硬件与应用软件之间，本质也是一个软件。操作系统由操作系统的内核（运行于内核态，管理硬件资源）以及系统调用（运行于用户态，为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口）两部分组成，所以，单纯的说操作系统是运行于内核态的，是不准确的。

为什么要有操作系统

现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其他输入输出设备组成。

一般而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。

其一：如果每位应用程序员都必须掌握该系统所有的细节，那就不可能再编写代码了（严重影响了程序员的开发效率：全部掌握这些细节可能需要一万年…）

其二：并且管理这些部件并加以优化使用，是一件极富挑战性的工作，于是，计算安装了一层软件（系统软件），称为操作系统。它的任务就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的所有设备。

总结：

程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到，管理这些硬件并且加以优化使用是非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了他，程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来，只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。

操作系统与普通软件的区别

1. 主要区别是：你不想用暴风影音了你可以选择用迅雷播放器或者干脆自己写一个，但是你无法写一个属于操作系统一部分的程序（时钟中断处理程序），操作系统由硬件保护，不能被用户修改。
2. 操作系统与用户程序的差异并不在于二者所处的地位。特别地，操作系统是一个大型、复杂、长寿的软件，
   • ==大型：==linux或windows的源代码有五百万行数量级。按照每页50行共1000行的书来算，五百万行要有100卷，要用一整个书架子来摆置，这还仅仅是内核部分。用户程序，如GUI，库以及基本应用软件（如windows Explorer等），很容易就能达到这个数量的10倍或者20倍之多。
   • 长寿：操作系统很难编写，如此大的代码量，一旦完成，操作系统所有者便不会轻易扔掉，再写一个。而是在原有的基础上进行改进。（基本上可以把windows95/98/Me看出一个操作系统，而windows NT/2000/XP/Vista则是两位一个操作系统，对于用户来说它们十分相似。还有UNIX以及它的变体和克隆版本也演化了多年，如System V版，Solaris以及FreeBSD等都是Unix的原始版，不过尽管linux非常依照UNIX模式而仿制，并且与UNIX高度兼容，但是linux具有全新的代码基础）

操作系统所处的位置

本文标签： 操作系统