操作系统的概念及功能

3.3操作系统的概念及功能

3.3.1操作系统的概念

操作系统（Operating System,缩写成OS）是一种特殊的计算机系统软件，是用于管理和控制计算机系统的软、硬件资源，使它们充分高效地工作，并使用户方便、合理有效地利用这些资源的程序的集合，是用户与计算机物理设备之间的接口，是各种应用软件赖以运行的基础，可以这么说，操作系统是计算机的灵魂。

3.3.2操作系统的功能

如果从资源管理和用户接口的观点看，通常可把操作系统的功能分为：

●处理器管理

在单道作业或单用户的情况下，处理器为一个作业或一个用户所独占，对处理器的管理十分简单。但在多道程序或多个用户的情况下，进入内存等待处理的作业通常有多个，要组织多个作业同时运行，就要靠操作系统的统一管理和调度，来保证多个作业的完成和最大限度地提高处理器的利用率。

●存储管理

是指对内存空间的管理，内存中除了操作系统，可能还有一个或多个程序，这就要求内存管理应具有以下几个方面的功能：

内存分配:当有作业申请内存时，操作系统就根据当时的内存使用情况分配内存或使申请内存的作业处于等待内存资源的状态，以保证系统及各用户程序的存储区互不冲突。

存储保护:系统中有多个程序在同时运行，这样就必须采用一定的措施，以保证一道程序的执行不会有意无意地破坏另一道程序，保证用户程序不会破坏系统程序。

内存扩充:通过采用覆盖、交换和虚拟存储等技术，为用户提供一个足够大的地址空间。

●设备管理

它的主要任务是根据一定的分配策略，把通道、控制器和输入/输出设备分配给请求输入、输出的操作程序，并启动设备完成实际的输入/输出操作。为了尽可能发挥设备和主机的并行工作能力，常采用虚似技术和缓冲技术。此外，设备管理程序为用户提供了良好的界面，而不必去涉及具体设备特性，以使用户能方便、灵活地使用这些设备。

●文件管理（信息管理）

计算机中所有数据都是以文件的形式存储在磁盘上的，操作系统中负责文件的管理模块是文件系统。它的主要任务是解决文件在存储空间上的存放位置、存放方式、存储空间的分配与回收等有关文件操作的问题，此外，信息的共享、保密和保护也是文件系统所要解决的问题。

文件系统具有以下特点：

友好的用户接口，用户只对文件进行操作，而不管文件结构和存放的物理位。

对文件按名存取，对用户透明。

某些文件可以被多个用户或进程所共享。

文件系统大都使用磁盘、磁带和光盘等大容量存储器作为存储介质，因此，可存储大量信息。

●作业管理

每个用户请示计算机系统完成的一个独立任务叫作业(job),作业管理主要完成作业的调度和作业的控制。一般来说，操作系统提供两种方式的接口为用户服务。一种用户接口是系统级的接口，即提供一级广义指令供用户去组织和控制自己作业的运行；另一种用户接口是“作业控制语言”，用户使用它来书写控制作业执行的操作说明书，然后将程序和数据交给计算机，操作系统就按说明书的要求控制作业的执行，不需人为干预。

3.3.3操作系统的分类和特征

●操作系统的分类

操作系统的分类方法很多。

(1)按计算机的机型分类

大型机操作系统，中型机、小型机操作系统和微型机操作系统。

(2)按计算机用户数目的多少分类

单用户操作系统，多用户操作系统。

(3)按操作系统的功能分类

批处理操作系统，实时操作系统和分时操作系统。

随着计算机技术和计算机体系结构的发展，又出现了许多新型的操作系统，例如：通用计算机操作系统、微机操作系统、多处理机操作系统、网络操作系统以及分布式操作系统等。

●操作系统的特征

(1)并发性

在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序同时运行。

（2）共享性

共享性是指多个并发运行的程序共享系统中的资源。资源共享可分为互斥共享和同时访问两种。

（3）异步性

异步性又称随机性，在多道程序环境中，虽然允许多个进程并行执行，但由于资源有限，进程的执行并不是一帆风顺的，而是断断续续，走走停停。

3.3.4微机常用操作系统

自从PC机问世以后，PC操作系统就成为操作系统中最活跃的一个分支。

PC操作系统在PC硬件发展的推动下功能日益强大。

●DOS操作系统

DOS（Disk Opeating System）最初是Microsoft公司为IBM PC机开发的操作系统。它是在8位操作系统CP/M-80的基础上，结合UNIX的很多特点开发出来的16位操作系统。实际上，DOS主要有两种类型：PC-DOS和MS-DOS。PC-DOS指的是IBM开发的DOS版本，MS-DOS 则是Microsoft公司的DOS版本。已经历了7次大的版本升级，从1.0版到7.0版。

DOS是一种单用户、单任务的操作系统，对内存的管理局限在640KB的范围内。在上个世纪80年代曾风靡一时，现在使用者较少了。

●Windows操作系统

Windows是Microsoft公司1985年推出的，以其友好的图形用户界面及对多任务和扩展内存的支持，很快在PC机上获得流行。1990年推出了Windows3.X版，1995年Windows95问世，2000年推出了Windows2000版，2001年11月Windows XP中文版在中国发布。它的功能进一步增强，具有强大的内存管理，并且提供了大量的Windows应用软件，因此成为PC机的主操作系统。现在国内较为普遍的是Windows7和Windows8，并有进一步被Windows10

统领的趋势。

UNIX、Linux和XENIX

UNIX主要用于小型以上的计算机，但它的某些版本也可用在PC机上。

二十余年来，UNIX操作系统已在大型主机、小型机以及工作站上成为一种工业标准操作系统。目前在PC机领域，也正以其多用户分时、多任务处理的特点及强大的文字处理及网络支持性能，开始得到广泛应用。

UNIX起源于七十年代初美国电报电话公司（AT&T）的贝尔(Bell)实验室。UNIX是一种相对复杂的操作系统，具有多任务、多用户特点。

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux操作系统诞生于1991年10月5日（这是第一次正式向外公布时间）。Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。

XENIX是Microsoft公司与SCO公司联合开发的基于INTEL80x86系列芯片系统的微机UNIX版本。由于开始没有得到AT&T的授权，所以另外起名叫XENIX，目前很少提到。