NO.2day 操作系统基础

操作系统基础

1.为什么要有操作系统

操作系统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（磁盘、内存、显示器、打印机等）。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。

2.操作系统的位置

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。

3.操作系统的功能

• 隐藏了丑陋的硬件调用接口，为程序员提供简洁的接口。
• 将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序化，

4.操作系统的发展

（1）第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片

特点：
没有操作系统
所有的程序设计都是由纯粹的机器语言编写的

优点：

程序员在申请的时间段内独享整个资源，即时的调试自己的程序，如果有bug可以即时处理，

缺点：

浪费计算机资源

（2）二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理系统

特点：

1.有了操作系统的概念
2.批处理

优点：批处理，节省了机时
缺点：
1.整个流程需要人参与控制，将磁带搬来搬去（中间俩小人）

2.计算的过程仍然是顺序计算-》串行

3.程序员原来独享一段时间的计算机，现在必须被统一规划到一批作业中，等待结果和重新调试的过程都需要等同批次的其他程序都运作完才可以（这极大的影响了程序的开发效率，无法及时调试程序）

（3）三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计

与第二代计算机相比：卡片被拿到机房后能够很快的将作业从卡片读入磁盘，于是任何时刻当一个作业结束时，操作系统就能将一个作业从磁带读出，装进空出来的内存区域运行，这种技术叫做
同时的外部设备联机操作：SPOOLING，该技术同时用于输出。当采用了这种技术后，就不在需要IBM1401机了，也不必将磁带搬来搬去了（中间俩小人不再需要）

第三代计算机的操作系统仍然是批处理，为了解决程序员等待运行的情况，出现了分时处理。

5.多道技术

多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。

特点：

• 空间上的复用：将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样，同一时间内存中就有了多道程序。
• 时间上的复用：当一个程序在等待I/O时，另一个程序可以使用cpu，如果内存中可以同时存放足够多的作业，则cpu的利用率可以接近100%。