§2.1 什么是操作系统

　　一、操作系统的定义

   我们从系统的层次结构和资源管理这两个角度来看，操作系统的定义为：操作系统（Operating System，简称OS）是直接控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源的最基本的系统软件，合理地组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合，是用户与计算机之间的接口。

解释：资源的概念

被计算机系统工作时所引用的一切客体都称为资源。这里所说的客体可能是处理机、设备、内存、外存等硬件，也可能是程序、数据、信息等软件。为了资源可以被引用，资源都有名字。控制资源的使用，有两条资源管理命令：申请资源和释放资源。我们约定：申请命令在程序使用资源前发出，如果所申请的资源可以使用，则程序可立即得到该资源的使用权，称为程序占有该资源或把这个资源分配给申请它的程序。释放命令在程序使用资源后发出，表示程序放弃对于资源的使用权，称为程序释放该资源或把这个资源由占有它的程序处收回。操作系统需要管理的资源一般多是下面三种类型：单一资源--由一个资源实体组成的资源。如一台打字机、一台处理机等。根据单一资源被占用的情况，分为“空闲”和“工作”两个状态。有限资源--由若干个相同的单一资源组成的资源集合。它的使用限制与集合中元素的个数有关，它可以被多次占用，也可以被不同的程序同时占用。如内存是由多个单一资源即单元构成的，是有限资源。无穷资源--由无限多个相同单一资源组成的资源集合。如果有限资源中的元素个数多到充分够用，可以看作由无穷多个单一资源所组成。如当内存的容量无限大时，可以看成是无穷资源。

  二、 操作系统的主要功能

　   操作系统主要有五大功能：

★存储器管理：内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充。

★处理机管理：作业和进程调度、进程控制和进程通信。

★设备管理：缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性。

★文件管理：文件存储空间的管理、文件操作的一般管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。

★用户界面管理：命令界面、程序界面和图形界面。

  三、 现代操作系统的新特征

　 现代操作系统的特征就是：并发性、共享性、不确定性。其中，并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行，注意，这是一个宏观上的概念。共享是指计算机系统中的资源被多个任务使用，例如共享内存、打印机等。不确定性是指操作系统能处理随时可能发生的事件，这些事件是不确定的。

§2.2 操作系统的发展历程

   计算机从诞生至今的50多年里，计算机操作系统从无到有，经历了手工操作阶段、早期批处理阶段、多道批处理阶段，进而形成了分时、实时、个人机、网络、分布式以及多处理器等多个种类的操作系统。这里要知道“批处理”、“多道”的含义，理解其设计思想。

§2.3 多道程序设计

　  多道程序设计是指同时把多个计算问题（作业）装入一个计算机系统的主存储器并行执行。多道程序打破了单道程序“闭关自守”的局面，计算机系统中的软、硬件资源为几道程序所共享，使得整个系统进入并发执行状态。多道程序设计思想带来了进程的同步和互斥等通信问题，同时也提高了系统资源利用率，增加了作业的吞吐量。

§2.4 操作系统的分类

　 从功能上分：

1. 单用户操作系统：基本特征是在一个计算机系统内一次仅支持一个用户作业运行操作系统。

2. 批量处理系统：也称为批处理操作系统。用户提交作业给操作系统，由操作系统统一调度执行，可分为单道（一次选取一个作业运行）和多道（一次选取多个作业运行）。单道批量处理系统类似于单用户操作系统。

3. 实时操作系统：对外部事件的请求，要非常及时的响应，并作出相应的处理。特点：及时，具有安全性，严格按照事先编写好的程序进行，不受人为的干扰。

4. 分时操作系统：将CPU时间分为若干个时间片Q，按照Q轮流分配给所有联机用户使用。特点：同时性，及时性，独立性。

5. 网络操作系统：提供网络通信和网络资源共享的操作系统。

6. 分步式操作系统：把任务按功能分配在并行工作的机器上，由操作系统统一控制管理，特点：任两台机器间可以通信，无主次之分，达到相互帮助和资源共享。

　 其中前三种是操作系统的常用分类，随着个人计算机时代的到来，以及计算机技术与通信技术的结合，才形成了个人机系统和网络操作系统，而分布式操作系统是比网络操作系统层次更高的操作系统，它使得网络用户在使用网络资源时，不需了解网上资源的位置，如同使用本地资源一样方便、快捷，这是分布式操作系统与网络操作系统的根本差别。这一节要弄清“分时”和“实时”的概念，分时系统和实时系统的使用特点及应用领域。

§2.5 研究操作系统的几种观点

  一、进程观点

   当代操作系统的一个重要特征就是并发性。所谓并发性就是操作系统控制能够并发执行的程序段。为了描述这些并发执行的程序段在运行过程中的活动规律和状态变化情况，引进了“进程”这个概念。用进程来动态的方法来研究它们的状态变化和其相互制约关系。

  二、资源管理观点

    操作系统的资源管理观点的实质在于：把操作系统看成是计算机系统的资源管理程序。研究资源管理的目的在于：为用户提供一种简单、有效的资源使用方法，充分发挥资源的利用率。

  三、结构观点

   操作系统是一极其复杂的系统软件，为了更有效地对它进行研制、维护和了解，需要对操作系统的结构进行深入地研究。通常有两种方法：

   (1)模块接口法：采用模块化进行设计。按功能划分为若干个具有一定大小和各自独立的模块，并规定好各模块间的接口，然后分头对各个模块进行设计。最后再按它们之间的接口关系，形成一个完整的模块化的操作系统。

  四、用户观点

    操作系统是用户和计算机之间的接口，也就是说，用户通过操作系统使用计算机。那么，从用户的角度来看操作系统，就要求操作系统能给用户提供各种服务，使其感到方便好用。有两种方式：程序级接口和作业控制级接口。

   本章教学要求

  (1) 牢固掌握操作系统的定义。记忆要点：

●操作系统是什么：是核心系统软件；

● 操作系统管什么：控制和管理系统内各种资源；

● 操作系统有何用：扩充硬件功能，方便用户使用。

  (2) 牢固掌握操作系统的五大主要功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口管理。

  (3) 清楚地了解操作系统所处的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。

  (4) 记住操作系统的基本特征：并发、共享和不确定性。

理解模拟：并发性：“大家都前进了”；

　　　　　共享性：“一件东西大家用”；

　　　　　不确定性：“处理随机事件”。

  (5) 记住并理解操作系统的主要类型：单用户操作系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络系统和分布式系统。

  (6) 理解分时概念：主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

  (7) 了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面：命令界面、图形界面和系统调用界面。

  (8) 了解分时系统和实时系统的特点及差异。

  (9) 掌握多产程序设计的概念。