電腦操作系統(tǒng)的基礎知識是什么

　　了解電腦操作系統(tǒng)的一些基本知識，可以幫助我們更好使用電腦，那電腦操作系統(tǒng)的基礎知識有哪些呢?下面是學習啦小編為大家介紹電腦操作系統(tǒng)的基礎知識,歡迎大家閱讀。

　　電腦操作系統(tǒng)的基礎知識

　　1基本概述 操作系統(tǒng)是一個大型的軟件系統(tǒng)，是為了提高計算機系統(tǒng)資源(硬件和軟件資源)的利用效率并方便用戶使用的一組程序，這些程序可以用軟件實現(xiàn)，也可以用固件(微程序設計)實現(xiàn)。操作系統(tǒng)的基本特征是并發(fā)與共享。 操作系統(tǒng)是運行在計算機硬件上的最基本的系統(tǒng)軟件，位于所有的軟件的最底層，為計算機使用者提供了一種良好的操作環(huán)境，也為各種應用系統(tǒng)提供了基本的支持環(huán)境。它在計算機系統(tǒng)中占據(jù)了特殊重要的地位，其它所有的軟件如匯編程序、編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件以及大量的應用軟件，都將依賴于操作系統(tǒng)的支持，取得它的服務。 操作系統(tǒng)通過多任務并行的手段來達到多用戶資源共享的目的。

　　1.我們通常主要采用幾種不同的方法來考察操作系統(tǒng)。

　　■ 用戶觀點：可以把操作系統(tǒng)看作是用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口(系統(tǒng)調(diào)用和聯(lián)機命令); ■ 資源管理觀點：把操作系統(tǒng)看成計算機系統(tǒng)資源的管理者; ■ 進程角度：管理核心，對用戶進程和系統(tǒng)進程進行控制和協(xié)調(diào);

　　■ 分層角度：從系統(tǒng)構(gòu)造的角度出發(fā)，將系統(tǒng)分為若干個層，彼此依賴; 操作系統(tǒng)的硬件基礎是：中斷和通道，中斷處理一般都在核心內(nèi)完成。 操作系統(tǒng)的類型與功能： 根據(jù)使用環(huán)境和對用戶作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型可以分為3大類：

　　◆批處理操作系統(tǒng)：其特點是先將作業(yè)脫機輸入到外圍輸入設備，再由監(jiān)督程序?qū)⒆鳂I(yè)成批調(diào)入系統(tǒng)中進行處理。在早期的計算機中往往使用這種類型的操作系統(tǒng)。

　　◆分時操作系統(tǒng)：多個用戶同時以會話方式控制自己程序的運行，每個用戶都感到似乎各自有一臺獨立的、支持自己請求服務的系統(tǒng)。其特點是將CPU時間輪流分配給內(nèi)存各道作業(yè)使用，直至每個作業(yè)結(jié)束，這就保證了多個用戶能在較短時間內(nèi)與作業(yè)進行交互。

　　◆實時操作系統(tǒng)：系統(tǒng)往往是專用，系統(tǒng)與應用很難分離。其特點是能及時響應外部時間的請求，并迅速完成對事件的處理。其設計原則是響應時間優(yōu)先于資源利用率。實時系統(tǒng)又分成實時過程控制和實時信息處理兩類。 除了上述這幾類基本系統(tǒng)外，隨著計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，又出現(xiàn)了多處理機操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等等。 操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計算機系統(tǒng)中的全部硬件、軟件資源，合理組織計算機工作流程，并為用戶提供一個良好的工作環(huán)境和友好的接口，系統(tǒng)資源管理和提供用戶界面是操作操作系統(tǒng)的功能模塊：

　　◆處理器(機)管理：其主要任務，是對處理機進行分配，并對其進行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機的分配以線程為基本單位，因此對處理機的管理可歸結(jié)為對線程的管理。

　　◆存儲管理：其主要任務，是為程序的運行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高存儲器的利用率，以及能從邏輯上來擴充內(nèi)存。所以存儲管理應具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充等。

　　◆設備管理：其主要任務，是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設備;提高CPU和I/O設備的利用率;提高I/O速度;以及方便用戶使用I/O設備。為實現(xiàn)上述任務，設備管理應具有緩沖管理、設備分配和設備處理，以及虛擬設備等功能。采用通道、控制器和設備三級控制方法管理這些設備;

　　◆文件管理：其主要任務，是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此，文件管理應具有文件存儲空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護等功能。

　　◆用戶接口：為了方便用戶使用操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)向用戶提供命令接口和系統(tǒng)調(diào)用接口，在較晚出現(xiàn)操作系統(tǒng)中又向用戶提供了圖形接口。 1.2 處理機管理 處理器是計算機的心臟，在單用戶系統(tǒng)中或單道系統(tǒng)中，處理器為一個用戶或一個作業(yè)服務，管理簡單。為了提高系統(tǒng)資源的利用率，引入了多道程序技術(shù)，即多個程序或作業(yè)同時運行，爭用處理器，要解決處理器的分配調(diào)度的策略。因此引入了作業(yè)、進程和線程的概念，基于操作系統(tǒng)對處理器的管理策略不同，其提供的作業(yè)處理方式也不同，又批處理方式、分時處理方式、實時處理方式、多道成批處理方式和網(wǎng)絡環(huán)境下的處理方式等。 操作系統(tǒng)的核心位于硬件上，核心的目的是提供一種進程賴以生存的環(huán)境，其主要任務就是接受中斷并做基本的處理，在進程之間切換處理器，處理進程之間的通信。

　　基本的硬件結(jié)構(gòu)是： (1) 中斷結(jié)構(gòu)：為了使輸入輸出活動與處理器的活動并行，提出了中斷處理程序; (2) 特權(quán)指令：僅供操作系統(tǒng)使用的指令集合; (3) 主存保護：多道程序系統(tǒng)中，必須對各進程使用的主存加以保護，以防止其他進程的非法操作; (4) 時鐘：硬件時鐘以固定的時間間隔產(chǎn)生中斷信號，這對于實現(xiàn)處理器的調(diào)度以及實現(xiàn)與時間有關(guān)的任務不可或缺;

　　1.3進程概念： 進程在操作系統(tǒng)中是一個十分重要的概念。進程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程?？梢哉f，進程是運行中的程序，是程序的一次運行活動。相對于程序，進程是一個動態(tài)的概念，而程序是靜態(tài)的概念。 進程具有5個基本特征： ■ 動態(tài)性： ■ 并發(fā)性： ■ 獨立性： ■ 異步性： ■ 結(jié)構(gòu)特征： 在操作系統(tǒng)中，進程是進行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位。另外需要注意的是，現(xiàn)代操作系統(tǒng)中還引入了線程(Thread)概念，它是處理器分配的最小單位。

　　進程的狀態(tài)： 進程在運行中不斷地改變其運行狀態(tài)。通常，具有3種最基本的狀態(tài)。 ■ 運行：正占用處理器 ■ 就緒：只要獲得處理器即可運行。 ■ 阻塞：正等待某個事件(如I/O完成)的發(fā)生。 在不少系統(tǒng)中，還增加了兩種基本狀態(tài)： ■ 新狀態(tài)：一個進程剛剛建立，但還未將它送入就緒隊列時的狀態(tài)。 ■ 終止狀態(tài)：當一個進程已經(jīng)正常結(jié)束或異常結(jié)束，系統(tǒng)已將它從就緒隊列中移出，但尚未將它撤消時的另外，現(xiàn)在操作系統(tǒng)中有的還有掛起狀態(tài)。 進程控制塊PCB： 進程由程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊組成。進程控制塊PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB是進程存在的唯一標志，PCB描述了進程的基本情況。進程控制塊的作用，是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其他進程并發(fā)執(zhí)行的進程。 進程控制塊隨著進程的建立而產(chǎn)生，隨著進程的完成而撤消主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： ■ 進程標識符信息 ■ 處理機狀態(tài)信息 ■ 進程調(diào)度信息 ■ 進程控制信息

　　下圖是一個簡化的PCB示意圖。 進程標識 狀態(tài) 優(yōu)先級 控制信息 隊列 訪問權(quán)限 現(xiàn)場

　　進程控制塊的組成方式分連接方式和索引方式兩種。 進程管理： 進程管理涉及到進程控制、隊列管理和進程調(diào)度等。 進程的生命過程是從它創(chuàng)建時開始，直至任務終止而撤消，其間會經(jīng)歷各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，它們都是在操作系統(tǒng)控制下完成的。 操作系統(tǒng)提供了對進程的基本操作，也成為原語。這些原語包括創(chuàng)建原語、阻塞原語、終止原語、優(yōu)先級原語和調(diào)度原語。 進程調(diào)度即處理器調(diào)度，它的主要功能是確定在什么時間將處理器分給哪個進程。 進程調(diào)度的方法基本分為兩類：剝奪調(diào)度和非剝奪調(diào)度。 進程調(diào)度的算法是服務于系統(tǒng)目標的策略，對于不同的系統(tǒng)與系統(tǒng)目標，常采用不同的調(diào)度算法。如： ■ 先來先服務 ■ 優(yōu)先數(shù)調(diào)度 ■ 輪轉(zhuǎn)法

　　死鎖問題 進程管理是操作系統(tǒng)的核心，進程管理中的死鎖是操作系統(tǒng)中一個比較特殊的問題。 所謂死鎖(Deadlock)，是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局(Deadly-Embrace)，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向前推進。

　　◆死鎖的原因主要有兩點：

　　■ 競爭資源 ■ 進程推進順序非法

　　◆產(chǎn)生死鎖的4個必要條件是：

　　■ 互斥條件 ■ 保持和等待條件 ■ 不剝奪條件 ■ 環(huán)路等待條件

　　◆而針對產(chǎn)生死鎖的必要條件，有下列處理死鎖的方法： ■ 預防死鎖：其思想是不讓任一產(chǎn)生死鎖的必要條件發(fā)生。

　　■ 避免死鎖：其策略是不對用戶進程的推進順序加以限制，而在進程申請資源時先判斷;

　　◆斷資源分配是否安全。

　　■ 檢測死鎖：采用資源請求分配圖的化簡方法來判斷是否發(fā)生了不安全狀態(tài)。

　　■ 解除死鎖：其主要是使用剝奪的方法來釋放資源、解除死鎖狀態(tài)。 比較上面4種處理方法，死鎖的檢測和解除措施，有可能使系統(tǒng)獲得較好的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但在實現(xiàn)上難度也最大。

　　1.4存儲管理 現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中的存儲系統(tǒng)通常是多級存儲體系，至少有主存(內(nèi)存)和輔存(外存)兩級，有的系統(tǒng)有更多的級數(shù)。 主存是由系統(tǒng)實際提供的存儲單元組成的一個連續(xù)地址空間，處理器可以直接存取。它的存儲容量受到實際存儲單元的限制。 輔存是指軟盤、硬盤、光盤和磁帶等一些外部存儲部件，常用來存放暫不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，處理器不能直接訪問，需啟動I/O設備，才能進行內(nèi)存、外存交換。 系統(tǒng)中主存的使用一般分系統(tǒng)空間和用戶空間兩個部分。 把相對地址空間的程序轉(zhuǎn)換成絕對地址空間(物理地址)空間上能夠執(zhí)行的過程稱為地址重定位，也稱為地址映射或地址映像。地址重定位有兩種：靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位。 存儲管理應該提高存儲資源的利用效率，又方便用戶使用，存儲管理的任務應具有下列功能。

　　■ 分配與回收

　　■ 存儲擴充

　　■ 共享與保護

　　◆實存管理：實存的管理一般有三種分配方式。

　　■ 單一連續(xù)分配：一個作業(yè)占全部空間，靜態(tài)分配(不對主存保護，引起沖突) ■ 固定分區(qū)分配：靜態(tài)，空間分區(qū)

　　■ 可變分區(qū)分配：動態(tài)分配分區(qū)

　　■交換：較小的空間運行較大的作業(yè)，采用的方法 其中，可變分區(qū)分配方法是目前的系統(tǒng)采用得較多的。它將主存空間按用戶要求動態(tài)地分劃成若干個分區(qū)。為了消除分配中的外部碎片，系統(tǒng)還需要合并自由區(qū)和進行存儲拼接或緊湊。 關(guān)于實存的存儲分配算法主要有4種。

　　■ 最佳適應算法

　　■ 首次適應算法

　　■ 最差適應算法

　　■ 循環(huán)首次適應算法

　　◆虛存管理 虛擬存儲(簡稱虛存)不考慮實際主存的大小和數(shù)據(jù)存取的實際地址，只考慮相互有關(guān)的數(shù)據(jù)之間的相對位置，其容量由計算機的地址位數(shù)決定。 虛擬存儲通常涉及存儲空間大于計算機系統(tǒng)主存中可利用存儲空間時的尋址能力問題。其特點是運行程序訪問的地址不是從主存中可以獲得的，即運行進程訪問的地址與主存可用的地址分離。 運行進程訪問的地址稱為虛地址，主存中可用的地址稱為實地址。一個運行進程可以訪問的虛地址范圍稱為進程的虛地址空間，相應的，可使用的實地址范圍稱為實地址空間。 虛存的組織方式有3種。

　　◆分段存儲組織 一個作業(yè)是由若干個具有邏輯意義的段組成。在分段系統(tǒng)中，允許程序(作業(yè))占據(jù)主存中若干分離的分區(qū)，每個分區(qū)存儲一個程序分段。分段系統(tǒng)中的虛地址是一個有序?qū)?段號、段內(nèi)位移)。系統(tǒng)為每個作業(yè)建立一個段表，其內(nèi)容包括段號與主存起始地址的對應關(guān)系、段長和狀態(tài)。

　　◆頁式存儲組織 與段式存儲組織相似。主存被劃分成若干個定長的頁，頁式系統(tǒng)中的虛地址是一個有序?qū)?頁號、頁內(nèi)位移)。系統(tǒng)為每個進程建立一個頁表，其內(nèi)容包括進程的邏輯頁號與物理頁號的對應關(guān)系、狀態(tài)等。

　　◆段頁式存儲組織 綜合了上述兩種存儲組織的特點。主存被劃分成定長的頁，段頁式系統(tǒng)中虛地址形式是(段號、段內(nèi)頁號、頁內(nèi)位移)。系統(tǒng)為每個進程建立一個段表，再為每個段表建立一個頁表。

　　虛存管理的置換策略有幾種算法

　　■ 最優(yōu)(OPT)算法：選擇淘汰不再使用或最遠的將來才使用的頁。

　　■ 隨機(RAND)算法：隨機的選擇淘汰的頁。

　　■ 先進先出(FIFO)算法：選擇淘汰主存駐留時間最長的頁。

　　■ 最近最少使用(LRU)算法：選擇淘汰離當前時刻最近的一段時間使用得最少的頁。 虛存管理策略的基礎是局部性原理——進程往往不均勻地高度局部化地訪問主存。這種局部性表現(xiàn)為時間局部性和空間局部性兩種。 根據(jù)局部性原理的特性，提出了工作集理論。工作集是指進程頻繁訪問頁面的集合。工作集理論要求，為了使進程能有效的運行，它的頁面工作集應駐留在主存中，以防止“顛簸”(又稱抖動，即指由于進程頻繁的從輔存請求頁面而造成的過度的頁面調(diào)度)現(xiàn)象。 1.5設備管理： 其主要任務是：

　　■ 實現(xiàn)對外部設備的分配和回收; ■ 啟動外部設備;

　　■ 控制輸入/輸出設備與處理器或主存之間交換數(shù)據(jù);

　　■ 實現(xiàn)對磁盤的調(diào)度;

　　■ 處理設備的中斷; ■ 實現(xiàn)虛擬設備等。 根據(jù)不同的方面，可以對設備進行分類。

　　■ 按數(shù)據(jù)組織方式：字符設備(常對應于慢速設備)和塊設備(常對應于快速設備)。

　　■ 按資源性質(zhì)：獨占設備(如終端、打印機)、共享設備(如磁盤)和虛擬設備。 外部設備和主存之間常用的傳輸方式有4種。

　　■ 程序控制方式

　　■ 中斷方式

　　■ 直接存儲訪問(DMA)方式

　　■ 通道方式 虛擬設備：采用假脫機技術(shù)，可以將低速的獨占設備改造成一種共享設備。簡稱為spooling技術(shù)，利用多道程序技術(shù)，采用一組程序模擬一臺I/O處理機 設備分配有兩種方法，即靜態(tài)分配方法和動態(tài)分配方法。其中設備的動態(tài)分配算法與進程調(diào)度相似，也具有一定的分配策略，如先請求先分配、優(yōu)先級高者先分配等。

　　例如，關(guān)于磁盤調(diào)度的算法就有以下幾種。

　　■ 先來先服務(FCFS)調(diào)度

　　■ 最短查找時間優(yōu)先(SSTF)調(diào)度： 離磁頭最近的服務被響應

　　■ SCAN調(diào)度(電梯算法)：在前進方向?qū)ふ易疃痰牟檎視r間的

　　■ N步SCAN調(diào)度

　　■ C-SCAN調(diào)度 1.6文件和文件系統(tǒng) 文件是信息的一種組織形式，是存儲在輔助存儲器上的具有標識名的一組信息集合，它可以是有格式的，也可以是無格式的。與文件相關(guān)的概念有：數(shù)據(jù)項、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。 操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)包括兩個方面：

　　■ 負責管理文件的一組系統(tǒng)軟件;

　　■ 管理的對象文件。 　　文件系統(tǒng)的主要目標是提高存儲器的利用率，接受用戶的委托實施對文件的操作。其主要問題是管理輔助存儲器，實現(xiàn)文件從名字空間到輔存地址空間的轉(zhuǎn)換，決定文件信息的存放位置、存放形式和存放權(quán)限，實現(xiàn)文件和目錄的操作，提供文件共享能力和安全設施，提供友好的用戶接口。 根據(jù)不同方面，可以對文件進行多種分類。

　　■ 按文件的用途分：系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件等。 ■ 按文件的信息流分：輸入文件、輸出文件和輸入輸出文件等。

　　■ 按文件的組織形式分：普通文件、目錄文件和特殊文件等。

　　■ 按文件的安全屬性分：只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件和不保護文件等。 文件的結(jié)構(gòu)和組織 文件的結(jié)構(gòu)是指文件的組織形式。文件的結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。從用戶的觀點所看到的文件組織形式稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)，從實現(xiàn)觀點考察文件在輔助存儲器上的存放方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。 文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為兩種：無結(jié)構(gòu)的字符流文件和有結(jié)構(gòu)的記錄文件(也稱為有格式文件)。其中，記錄文件由記錄組成，即文件內(nèi)的信息劃分成多個記錄，以記錄為單位組織和使用信息。其有幾種不同的類型，特別需要注意它們之間的區(qū)別。

　　◆堆文件：數(shù)據(jù)按先來后到的順序組織，是最簡單的記錄文件;

　　◆順序文件 順序文件的記錄定長，記錄中的數(shù)據(jù)項的類型長度與次序固定，記錄按鍵值的約定次序組織。

　　◆索引順序文件 基于鍵的約定次序組織，而且維護鍵的索引和溢出區(qū)域。鍵的索引可以是多級索引。

　　◆索引文件 基于記錄的一個鍵-數(shù)據(jù)項關(guān)系對來組織，依據(jù)記錄鍵值可以找到記錄存放位置。

　　◆直接文件(又稱哈希文件) 記錄以它們在直接訪問存儲設備上的物理地址直接(隨機)訪問。對于一個給定的記錄可以直接得出其存儲位置。 文件的物理結(jié)構(gòu)側(cè)重于提高存儲器的利用效率和降低存取時間。文件的存儲設備通常劃分為大小相同的物理塊，物理塊是分配和傳輸信息的基本單位。文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲設備上的存儲方法，具有不同的文件分配策略，需要特別注意它們的特點和之間的差別。

　　◆順序分配(連續(xù)分配) 最簡單的分配方式。在文件建立預先分配一個連續(xù)的物理塊集，然后，按照邏輯文件中的信息(或記錄)順序，依次把信息(或記錄)順序存儲到物理塊中。不適宜于需要經(jīng)常修改的文件。

　　◆ 鏈接分配(串聯(lián)分配) 這是按單個物理塊逐個進行的。在建立鏈接文件時，不須指定文件的長度，在文件的說明信息中，只需指出該文件的第一個物理塊塊號，鏈接文件的文件長度可以動態(tài)的增長，只需調(diào)整物理塊間的指針就可以插入或刪除一個信息塊。一般只適用于順序訪問，不適用于隨機存取。

　　◆索引分配 另一種對文件存儲不連續(xù)分配的方法。系統(tǒng)為每個文件建立一張索引表，索引表中的每一表項指出文件信息所在的邏輯塊號和與之對應的物理塊號。既適用于順序存取，也適用于隨機存取。 文件控制塊：FCB，和進程相似，文件目錄有一級目錄、二級目錄和多級目錄結(jié)構(gòu); 一級目錄：只有一個目錄表，每個表項對應一個文件; 二級目錄：主目錄和用戶目錄; 多級目錄：也稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)，從根目錄出發(fā)的層次結(jié)構(gòu); 1.7 作業(yè)管理與用戶界面 　　作業(yè)是系統(tǒng)為了完成一個用戶的計算任務(或一次事務處理)所做的工作總和。操作系統(tǒng)中用來控制作業(yè)的進入、執(zhí)行和撤消的一組程序成為作業(yè)管理程序。

　　一般操作系統(tǒng)提供兩種作業(yè)控制方式。

　　聯(lián)機作業(yè)方式(on-line)

　　通過直接輸入作業(yè)控制命令，提交用戶作業(yè)，運行用戶作業(yè)。

　　脫機作業(yè)方式(off-line)

　　通過作業(yè)控制語言(JCL，也稱為作業(yè)控制命令)編寫用戶作業(yè)說明書。這種方式中，用戶不直接干預作業(yè)的運行，而是把作業(yè)與作業(yè)說明書一起提交系統(tǒng)。 作業(yè)調(diào)度主要是從后備狀態(tài)的作業(yè)中挑選一個(或一些)作業(yè)投入運行。與進程調(diào)度相似，也具有若干的調(diào)度算法。

　　■ 先來先服務(FCFS) ■ 短作業(yè)優(yōu)先(SJF)

　　■ 響應比高者優(yōu)先(HRN)

　　■ 優(yōu)先級調(diào)度 用戶界面：也稱為用戶接口，是用戶與操作系統(tǒng)交互的途徑和通道，也是交互環(huán)境的控制方式; 操作系統(tǒng)的接口：可分為命令接口和程序接口。

　　命令接口：包含鍵盤命令和作業(yè)控制命令; 程序接口：程序接口又稱為編程接口、系統(tǒng)調(diào)用。程序經(jīng)編程接口請求系統(tǒng)服務，即通過系統(tǒng)調(diào)用，程序與操作系統(tǒng)進行通信。 操作環(huán)境：操作環(huán)境支持命令接口和程序接口，提供友好、易用的操作平臺。操作系統(tǒng)的交換界面從早期的命令驅(qū)動方式發(fā)展道菜單驅(qū)動方式、圖形符號驅(qū)動方式和視窗操作環(huán)境。

　　1.8操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1. 無序結(jié)構(gòu)法：整體結(jié)構(gòu)或模塊組合結(jié)構(gòu)(以大型表格和隊列為中心); 2. 層次結(jié)構(gòu)法：分解成各個單向依賴的層次; 3. 面向?qū)ο蠓ǎ豪脤ο蠛蛯ο蟮牟僮骷由媳Ｗo組成操作系統(tǒng);執(zhí)行體對象(進程，線程、文件和令牌等)和內(nèi)核對象(時鐘、事件和信號等) 4. 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)法：公共部分抽象形成底層的核心，提供基本的服務; 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)： 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(NOS)是網(wǎng)絡的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡計算機提供服務的特殊的操作系統(tǒng)。它在計算機操作系統(tǒng)下工作,使計算機操作系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡操作所需要的能力。例如象前面已談到的當你在LAN上使用字處理程序時,你的PC機操作系統(tǒng)的行為象在沒有構(gòu)成LAN時一樣，這正是LAN操作系統(tǒng)軟件管理了你對字處理程序的訪問。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)運行在稱為服務器的計算機上,并由連網(wǎng)的計算機用戶共享,這類用戶稱為客戶。

　　NOS與運行在工作站上的單用戶操作系統(tǒng)或多用戶操作系統(tǒng)由于提供的服務類型不同而有差別。一般情況下，NOS是以使網(wǎng)絡相關(guān)特性最佳為目的的。如共享數(shù)據(jù)文件、軟件應用以及共享硬盤、打印機、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀和傳真機等。一般計算機的操作系統(tǒng)，如DOS和OS/2等,其目的是讓用戶與系統(tǒng)及在此操作系統(tǒng)上運行的各種應用之間的交互作用最佳。

　　為防止一次由一個以上的用戶對文件進行訪問，一般網(wǎng)絡操作系統(tǒng)都具有文件加鎖功能。如果沒有這種功能,將不會正常工作。文件加鎖功能可跟蹤使用中的每個文件,并確保一次只能一個用戶對其進行編輯。文件也可由用戶的口令加鎖,以維持專用文件的專用性。

　　NOS還負責管理LAN用戶和LAN打印機之間的連接。NOS總是跟蹤每一個可供使用的打印機以及每個用戶的打印請求,并對如何滿足這些請求進行管理,使每個端用戶的操作系統(tǒng)感到所希望的打印機猶如與其計算機直接相連。

　　NOS還對每個網(wǎng)絡設備之間的通信進行管理,這是通過NOS中的媒體訪問法來實現(xiàn)的。

　　NOS的各種安全特性可用來管理每個用戶的訪問權(quán)利,確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全保密。因此,NOS從根本上說是一種管理器,用來管理連接、資源和通信量的流向。 嵌入式操作系統(tǒng)： 嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，軟硬件可裁剪的，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用電腦系統(tǒng);主要由嵌入式CPU、相關(guān)硬件、嵌入式OS操作系統(tǒng)及應用軟件等組成。與通用型電腦系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高;功能強大、性能價格比高;實用性強，支持多任務;占用空間小，效率高;面向特定應用，可根據(jù)需要靈活定制。 嵌入式系統(tǒng)應用廣泛：可用于移動電腦平臺(PDA、掌上計算機)，信息家電(數(shù)字電視、機頂盒、網(wǎng)絡設備)，無線通信設備(智能手機、股票接收設備)，工業(yè)/商業(yè)控制(智能工控設備、POS/ATM機)，電子商務平臺，甚至軍事應用等諸多領(lǐng)域。 對于大多數(shù)用戶而言，嵌入式系統(tǒng)的應用有一定的難度。不論是硬件的造型、嵌入式操作系統(tǒng)的選擇，以及應用軟件的確定都是令人頭疼的事情。為了解決這難題，威達佳科技推出了一系列從嵌入式硬件到操作系統(tǒng)的解決方案。

　　WindowsCE.net概述 Windows CE .NET是Windows CE 3.0的后繼產(chǎn)品。Windows CE .NET為嵌入式市場重新設計，為快速建立下一代智能移動和小內(nèi)存占用的設備提供了一個健壯的實時操作系統(tǒng)。Windows CE .NET具備完整的操作系統(tǒng)特性,集包和端對端開發(fā)環(huán)境，它包括了創(chuàng)建一個基于定制設備的Windows CE所需的一切。 WinCE.NET包含大量的新增特性和改進特性，如： n 藍牙(bluetooth)和802.11零配置設定等無線技術(shù); n 設備仿真特性使你可以對完整的設備環(huán)境進行仿真而無需任何額外的硬件投資; n 在平臺向?qū)Х矫?，使您可以從眾多的預置設備設計中進行選擇，以便跳躍式的開始你的開發(fā)流程; 豐富的多媒體和Web瀏覽功能，如Microsoft Internet Explorer6.0和Windows Media編解碼器(Codec)和控件原件。強大的聯(lián)網(wǎng)能力、強勁的實時性和小內(nèi)存體積占用以及豐富的多媒體和Web瀏覽功能使得WindowsCE.NET成為各個不同領(lǐng)域嵌入式操作系統(tǒng)的首選。 WinCE.NET為快速建立下一代智能移動和小內(nèi)存占用的設備提供了一個健壯的實時操作系統(tǒng)，利用WinCE.NET就有可能創(chuàng)建一個您所需要的與眾不同的平臺，從而應用到各個領(lǐng)域。

　　◆ 移動電話/智能多媒體

　　◆ 自定義設備

　　◆ 數(shù)字成像設備

　　◆ 工業(yè)自動化設備

　　◆ Internet /媒體設備

　　◆ PDA/移動手持設備

　　◆ 住宅門禁

　　◆ POS設備

　　◆ 頂置盒

　　◆ 微內(nèi)核

　　◆ Web 板設備

　　◆ Windows客戶端/終端

　　1.9常用操作系統(tǒng) UNIX系統(tǒng) UNIX是一個分時操作系統(tǒng)。它利用最內(nèi)層硬件提供的基本服務，向外層提供全部應用程序所需要的服務。 UNIX中的文件是字符流文件，在物理上組織為索引文件。 工作目錄的概念：當前目錄 UNIX系統(tǒng)中的進程控制子系統(tǒng)負責進程同步、進程間通信、存儲管理及進程調(diào)度。 UNIX系統(tǒng)中的進程調(diào)度采用動態(tài)優(yōu)先數(shù)的算法。 UNIX采用段頁式管理，分配的單位是塊(如每塊8K字節(jié))。 UNIX采用了LRU(最近最少使用算法)作為虛存中的淘汰算法。 UNIX的文件系統(tǒng)用緩沖技術(shù)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)與磁盤之間的數(shù)據(jù)流。 UNIX系統(tǒng)中的命令解釋程序稱作shell。 管道是UNIX系統(tǒng)的一個重要特色。 Window NT系統(tǒng) Window NT系統(tǒng)是20世紀90年代的操作系統(tǒng)技術(shù)，適用于高檔工作站平臺、局域網(wǎng)服務器或者主干計算機。是微內(nèi)核操作系統(tǒng) Window NT支持對稱多處理結(jié)構(gòu)，支持多線程并行，采用90年代操作系統(tǒng)技術(shù)(即微內(nèi)核技術(shù))，在體系結(jié)構(gòu)上采用客戶機/服務器模式。 有兩類保護子系統(tǒng)：環(huán)境子系統(tǒng)和集成子系統(tǒng)： 環(huán)境子系統(tǒng)：提供不同風格的操作環(huán)境; 保護子系統(tǒng)：實現(xiàn)所必需的操作系統(tǒng)的功能; 在淘汰算法上采用了FIFO算法;

　　2.重點與難點： 2.1進程相關(guān)的概念： 進程、線程和管程 這是三個看起來似乎比較容易混淆的概念，所以在復習的時候一定要牢記其定義和相互之間的區(qū)別。 ?進程 進程是一個可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程。也就是說，它是運行中的程序，是程序的一次運行活動。在操作系統(tǒng)中，進程是進行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位。 ?線程 對于一些多線程程序來講，其包含兩條或兩條以上并發(fā)運行的部分，每個部分就稱作一個線程，每個線程都有獨立的執(zhí)行路徑。線程是處理器分配資源的最小單位。 ?管程 管程是一種并發(fā)性的構(gòu)造，它包括用于分配一個共享資源或一組共享資源的數(shù)據(jù)和過程。為了完成分配資源的功能，進程必須調(diào)用特定的管程入口。 操作系統(tǒng)中，多任務處理一般有兩種方式：基于進程和基于線程?；谶M程的多任務處理的特點是允許計算機同時運行兩個或更多的程序。而基于線程的多任務處理是指一個程序可以同時執(zhí)行兩個或者多個任務的功能。 多線程程序比多進程程序需要更少的管理費用。進程是重量級的任務，需要分配它們自己獨立的地址空間。進程間的通信和相互轉(zhuǎn)換需要很多的開銷。而線程是輕量級的任務，它們共享相同的地址空間并且分享同一個進程。線程間的通信和轉(zhuǎn)換開銷要小很多。 2.2信號量處理： 信號量和P-V操作 為了解決進程同步的問題，提出了信號量機制。這一機制取得了很大的發(fā)展，從整型信號量到記錄型信號量，再進而發(fā)展為“信號量集”機制。不過，在原理上和考試中，一般我們都只涉及整型信號量機制。 對于互斥臨界區(qū)的管理要求： n 有空則進 n 無空等待 n 兩者擇一 n 有先等待 在整型信號量機制中，信號量被定義為一個整型變量，除初始化外，僅能通過兩個標準的原子操作wait(s)和signal(s)來訪問。其通常被分別稱作P、V操作。描述如下： P操作 I. S-1→S II. 如果S V操作 I. S+1→S II. 如果S≥0，則喚醒隊列中的一個等待進程 進程互斥的情況初值是1，而同步的初值是0 進程同步的問題相對來說是比較復雜的，這其中一些比較經(jīng)典的進程同步問題，

　　如： ■ 生產(chǎn)者—消費者問題 ■ 讀者—寫者問題 ■ 哲學家進餐問題 2.3各種調(diào)度算法： 操作系統(tǒng)中，涉及到的調(diào)度比較多，如進程調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、磁盤調(diào)度等。但是其調(diào)度算法的原理都大致相同。進程調(diào)度是比較典型的一類調(diào)度，其調(diào)度算法較多。包括： ■ 先來先服務■ 優(yōu)先數(shù)調(diào)度 ■ 輪轉(zhuǎn)法 ■ 短作業(yè)優(yōu)先 狀態(tài)。

　　操作方法