计算机操作系统的基本概念

已有.人查看过本文标签:计算机操作系统的基本概念发布时间:2017-07-25100%好评.人参与打分

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。下面是小编整理的计算机操作系统的基本概念,希望大家认真阅读!1、操作系统做什么注:计算机系统结构作为从程序设计者角度所看到的计算机属性,在计算机系统的层次结构中处于机器语言级;而计算机组织作为计算机系统结构的逻辑实现和物理实现,其任务就是围绕提高性能价格比的目标,实现计算机在机器指令级的功能和特性。研究和建立各功能部件间的相互连接和相互作用,完成各个功能部件内部的逻辑设计等是逻辑实现的内容;把逻辑设计深化到元件、器件级,则是物理实现的内容。计算机系统可以大致分为四个组成部分:计算机硬件、操作系统、系统程序与应用程序和用户。硬件为系统提供基本的计算资源,应用程序规定了用户按何种方式使用这些资源,操作系统控制和协调各用户的应用程序对硬件的使用。从两个视角探索操作系统:用户视角和系统视角。A、用户视角:对于PC用户,系统设计是为了让单个用户单独使用其资源,其目的是优化用户所进行的工作。对于这种情况,操作系统的设计目的是为了用户使用方便,性能是次要的,而且不在乎资源使用率。对于大型机用户,操作系统设计为资源使用做了优化:确保所有的CPU时间、内存和I/O都得到充分使用,并且确保没有用户使用超出其权限以外的资源。对于工作站用户,操作系统的设计目的是个人使用性能和资源使用率的折中。对于手持计算机用户,方便个人使用,最大化利用电池能源是操作系统设计的要点。B、系统视角:从系统视角,操作系统相当于资源分配器。操作系统管理CPU时间、内存空间等系统资源,在面对许多甚至冲突的资源请求,操作系统必须决定如何为每个程序和用户分配资源,以便计算机系统能有效而公平的运行。2、计算机系统组织计算机通过运算器、存储器、控制器、输入输出子系统等主要功能部件的相互连接和相互作用,借以实现机器指令级的各种功能和特性。从最基本的功能和作用原理来说,计算机是在控制器的全面控制下,接收经数字化编码的输入信息(程序和数据),把它存放在存储器中,根据程序的要求对数据进行快速运算,产生结果数据输出。因此,可以把运算器、存储器、控制器、输入输出子系统看成是一台计算机的逻辑组成中最基本的功能部件。存储设备层次(按总线速率由高到低):寄存器——高速缓存(Cache)——主存——磁盘——光盘——磁带3、计算机系统体系结构通过采用的通用处理器的数量来分类计算机操作系统的基本概念计算机操作系统的基本概念。A、单处理器系统在单处理器系统中,有一个主CPU能够执行一个通用指令集,包括来自用户进程的指令。B、多处理器系统多处理器系统的优点:增加吞吐量;规模经济;增加可靠性。分类:非对称多处理器(asymmetric multiprocessing)系统——主从关系;对称多处理器(symmetric multiprocessing)系统——对等关系。C、集群系统集群计算机共享存储并通过局域网连接或更快的内部连接。分类:非对称集群:一部分机器处于热备份模式,其余的机器运行应用程序。对称集群:两台或多个主机都运行程序,互相监视。4、操作系统结构操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部分:驱动程序:最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分,它们的职责是隐藏硬件的具体细节,并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。内核:操作系统内核部分,通常运行在最高特权级,负责提供基础性、结构性的功能。接口库:是一系列特殊的程序库,它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口(API),是最靠近应用程序的部分计算机操作系统的基本概念文章计算机操作系统的基本概念出自http://www.gkstk.com/article/wk-78500002051382.html,转载请保留此链接!。例如,GNU C运行期库就属于此类,它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX编程接口的形式。外围:是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分,通常是用于提供特定高级服务的部件。例如,在微内核结构中,大部分系统服务,以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。在这里,需要介绍一些关于内核的知识。内核是操作系统最核心最基础的构件,内核结构往往对操作系统的外部特性以及应用领域有着一定程度的影响。内核的结构可以分为单内核、微内核、混合内核、外内核等。单内核(Monolithic kernel),又称为宏内核。此架构的特性是整个核心程序都是以核心空间(Kernel Space)的身份及监管者模式(Supervisor Mode)来运行(宏内核被实现为运行在单一地址空间的单一的进程,核心提供的所有服务,都以特权模式,在这个大型的核心地址空间中运作,这个地址空间被称为核心空间(kernel space))。相对于其他类型的操作系统架构,如微核心架构或混核心架构等,这些核心会定义出一个高级的虚拟接口,由该接口来涵盖描述整个电脑硬件,这些描述会集合成一组硬件描述用词,有时还会附加一些系统调用,如此可以用一个或多个模块来实现各种操作系统服务,如进程管理、共时(Concurrency)控制、存储器管理等。微内核(Microkernel),又称为微核心。微内核结构是1980年代产生出来的较新的内核结构,强调结构性部件与功能性部件的分离。微核心的设计理念,是将系统服务的实现,与系统的基本操作规则区分开来。它实现的方式,是将核心功能模块化,划分成几个独立的进程,各自运行,这些进程被称为服务器(service)。所有的服务器进程,都运行在不同的地址空间。只有需要绝对特权的进程,才能在具特权的运行模式下运行,其余的进程则在用户 空间运行。混合内核(Hybrid kernel)像微内核结构,只不过它的组件更多的在核心态中运行,以获得更快的执行速度计算机操作系统的基本概念计算机等级。混合内核,一种操作系统内核架构,结合整块性核心与单核心两种设计方法。它的架构实作方式接近于整块性核心。最有名的混合核心为Windows NT核心与XNU

外内核(Exokernel)的设计理念是尽可能的减少软件的抽象化,这使得开发者可以专注于硬件的抽象化。外核心的设计极为简化,它的目标是在于同时简化传统微内核的讯息传递机制,以及整块性核心的软件抽象层。外核的目标就是让应用程序直接请求一块特定的物理空间,一块特定的磁盘块等等。系统本身只保证被请求的资源当前是空闲的,应用程序就允许直接存取它。在众多常用操作系统之中,除了QNX和基于Mach的UNIX等个别系统外,几乎全部采用单内核结构,例如大部分的Unix、Linux,以及Windows(微软声称Windows NT是基于改良的微内核架构的,尽管理论界对此存有异议。

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