操作系統原理相關介紹

操作系統是控制其他程序運行，管理系統資源併為用户提供操作界面的系統軟件的集合。下面是本站小編精心為大家整理的操作系統原理的相關介紹，希望大家喜歡，更多內容請關注應屆畢業生網!

操作系統(英語;Operating System，簡稱OS)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機系統的內核與基石。操作系統身負諸如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務。操作系統是管理計算機系統的全部硬件資源包括軟件資源及數據資源;控制程序運行;改善人機界面;為其它應用軟件提供支持等，使計算機系統所有資源最大限度地發揮作用，為用户提供方便的、有效的、友善的服務界面。操作系統是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能:進程與處理機管理、作業管理、存儲管理、設備管理、文件管理。目前微機上常見的操作系統有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系統具有併發性、共享性、虛擬性和不確定性四個基本特徵。

操作系統的型態非常多樣，不同機器安裝的OS可從簡單到複雜，可從手機的嵌入式系統到超級電腦的大型操作系統。許多操作系統製造者對OS的定義也不大一致，例如有些OS集成了圖形化使用者界面，而有些OS僅使用文本接口，而將圖形界面視為一種非必要的應用程序。

操作系統理論在計算機科學中為歷史悠久而又活躍的分支，而操作系統的設計與實現則是軟件工業的基礎與內核。

　　分類

目前的操作系統種類繁多，很難用單一標準統一分類。

根據應用領域來劃分，可分為桌面操作系統、服務器操作系統、主機操作系統、嵌入式操作系統;

根據所支持的用户數目，可分為單用户(MSDOS、OS/2)、多用户系統(UNIX、MVS、Windows);

根據硬件結構，可分為網絡操作系統(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、分佈式系統(Amoeba)、多媒體系統(Amiga);

根據操作系統的使用環境和對作業處理方式來考慮，可分為批處理系統(MVX、DOS/VSE)、分時系統( Linux、UNIX、XENIX、Mac OS)、實時系統(iEMX、VRTX、RTOS,RT WINDOWS);

根據操作系統的技術複雜程度，可分為簡單操作系統、智能操作系統(見智能軟件)。所謂的簡單操作系統，指的是計算機初期所配置的操作系統，如IBM公司的磁盤操作系統DOS/360和微型計算機的操作系統CP/M等。這類操作系統的功能主要是操作命令的執行，文件服務，支持高級程序設計語言編譯程序和控制外部設備等。

下面介紹一下操作系統的五大類型：批處理操作系統、分時操作系統、實時操作系統、網絡操作系統、分佈式操作系統。

　　1. 批處理操作系統

批處理(Batch Processing)操作系統的工作方式是：用户將作業交給系統操作員，系統操作員將許多用户的作業組成一批作業，之後輸入到計算機中，在系統中形成一個自動轉接的連續的作業流，然後啟動操作系統，系統自動、依次執行每個作業。最後由操作員將作業結果交給用户。

批處理操作系統的特點是：多道和成批處理。

　　2.分時操作系統

分時(Time Sharing)操作系統的工作方式是：一台主機連接了若干個終端，每個終端有一個用户在使用。用户交互式地向系統提出命令請求，系統接受每個用户的命令，採用時間片輪轉方式處理服務請求，並通過交互方式在終端上向用户顯示結果。用户根據上步結果發出下道命。分時操作系統將CPU的時間劃分成若干個片段，稱為時間片。操作系統以時間片為單位，輪流為每個終端用户服務。每個用户輪流使用一個時間片而使每個用户並不感到有別的用户存在。分時系統具有多路性、交互性、“獨佔”性和及時性的特徵。多路性指，伺時有多個用户使用一台計算機，宏觀上看是多個人同時使用一個CPU，微觀上是多個人在不同時刻輪流使用CPU。交互性是指，用户根據系統響應結果進一步提出新請求(用户直接干預每一步)。“獨佔”性是指，用户感覺不到計算機為其他人服務，就像整個系統為他所獨佔。及時性指，系統對用户提出的請求及時響應。它支持位於不同終端的多個用户同時使用一台計算機，彼此獨立互不干擾，用户感到好像一台計算機全為他所用。

常見的通用操作系統是分時系統與批處理系統的結合。其原則是：分時優先，批處理在後。“前台”響應需頻繁交互的作業，如終端的.要求; “後台”處理時間性要求不強的作業。

　　3.實時操作系統

實時操作系統(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計算機能及時響應外部事件的請求在規定的嚴格時間內完成對該事件的處理，並控制所有實時設備和實時任務協調一致地工作的操作系統。實時操作系統要追求的目標是：對外部請求在嚴格時間範圍內做出反應，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調度首先要考慮實時性然後才是效率。此外，實時操作系統應有較強的容錯能力。

　　4.網絡操作系統

網絡操作系統是基於計算機網絡的，是在各種計算機操作系統上按網絡體系結構協議標準開發的軟件，包括網絡管理、通信、安全、資源共享和各種網絡應用。其目標是相互通信及資源共享。在其支持下，網絡中的各台計算機能互相通信和共享資源。其主要特點是與網絡的硬件相結合來完成網絡的通信任務。

　　5.分佈式操作系統

它是為分佈計算系統配置的操作系統。大量的計算機通過網絡被連結在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數據共享。這種系統被稱作分佈式系統(DistributedSystem) 。它在資源管理，通信控制和操作系統的結構等方面都與其他操作系統有較大的區別。由於分佈計算機系統的資源分佈於系統的不同計算機上，操作系統對用户的資源需求不能像一般的操作系統那樣等待有資源時直接分配的簡單做法而是要在系統的各台計算機上搜索，找到所需資源後才可進行分配。對於有些資源，如具有多個副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個用户對同一個文件所同時讀出的數據是一致的。為了保證一致性，操作系統須控制文件的讀、寫、操作，使得多個用户可同時讀一個文件，而任一時刻最多隻能有一個用户在修改文件。分佈操作系統的通信功能類似於網絡操作系統。由於分佈計算機系統不像網絡分佈得很廣，同時分佈操作系統還要支持並行處理，因此它提供的通信機制和網絡操作系統提供的有所不同，它要求通信速度高。分佈操作系統的結構也不同於其他操作系統，它分佈於系統的各台計算機上，能並行地處理用户的各種需求，有較強的容錯能力。

　　功能

操作系統的主要功能是資源管理，程序控制和人機交互等。計算機系統的資源可分為設備資源和信息資源兩大類。設備資源指的是組成計算機的硬件設備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，顯示器，鍵盤輸入設備和鼠標等。信息資源指的是存放於計算機內的各種數據，如文件，程序庫，知識庫，系統軟件和應用軟件等。

　　資源管理

系統的設備資源和信息資源都是操作系統根據用户需求按一定的策略來進行分配和調度的。操作系統的存儲管理就負責把內存單元分配給需要內存的程序以便讓它執行，在程序執行結束後將它佔用的內存單元收回以便再使用。對於提供虛擬存儲的計算機系統，操作系統還要與硬件配合做好頁面調度工作，根據執行程序的要求分配頁面，在執行中將頁面調入和調出內存以及回收頁面等。

處理器管理或稱處理器調度，是操作系統資源管理功能的另一個重要內容。在一個允許多道程序同時執行的系統裏，操作系統會根據一定的策略將處理器交替地分配給系統內等待運行的程序。一道等待運行的程序只有在獲得了處理器後才能運行。一道程序在運行中若遇到某個事件，例如啟動外部設備而暫時不能繼續運行下去，或一個外部事件的發生等等，操作系統就要來處理相應的事件，然後將處理器重新分配。

操作系統的設備管理功能主要是分配和回收外部設備以及控制外部設備按用户程序的要求進行操作等。對於非存儲型外部設備，如打印機、顯示器等，它們可以直接作為一個設備分配給一個用户程序，在使用完畢後回收以便給另一個需求的用户使用。對於存儲型的外部設備，如磁盤、磁帶等，則是提供存儲空間給用户，用來存放文件和數據。存儲性外部設備的管理與信息管理是密切結合的。

信息管理是操作系統的一個重要的功能，主要是向用户提供一個文件系統。一般説，一個文件系統向用户提供創建文件，撤銷文件，讀寫文件，打開和關閉文件等功能。有了文件系統後，用户可按文件名存取數據而無需知道這些數據存放在哪裏。這種做法不僅便於用户使用而且還有利於用户共享公共數據。此外，由於文件建立時允許創建者規定使用權限，這就可以保證數據的安全性。

　　程序控制

一個用户程序的執行自始至終是在操作系統控制下進行的。一個用户將他要解決的問題用某一種程序設計語言編寫了一個程序後就將該程序連同對它執行的要求輸入到計算機內，操作系統就根據要求控制這個用户程序的執行直到結束。操作系統控制用户的執行主要有以下一些內容：調入相應的編譯程序，將用某種程序設計語言編寫的源程序編譯成計算機可執行的目標程序，分配內存儲等資源將程序調入內存並啟動，按用户指定的要求處理執行中出現的各種事件以及與操作員聯繫請示有關意外事件的處理等。