操作系统（一）操作系统的概念、功能和目标

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-11-12 13:59 194阅读 0赞

> 打算认真的把操作系统的内容学习一下，补补基础。

# 操作系统的概念、功能和目标 #

我们常说的操作系统：  
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## 1. 操作系统的概念 ##

操作系统在计算机系统的层次结构中的位置：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ1NjUxMjc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
操作系统（Operating System，OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统中最基本的系统软件。

> **承上启下：**  
> 向下，操作系统需要管理和分配硬件资源；  
> 向上，操作系统要为用户和其他软件提供方便的接口和环境。
> 
> 我们如果打开电脑上的任务管理器，可以很清楚的看到这一点，操作系统既管理着计算机的软件，又管理者计算机的硬件分配：  
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## 2. 操作系统的功能和目标 ##

我们不妨问两个问题：  
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*  ① 操作系统作为系统资源的管理者（这些资源包括软件、硬件、文件等），需要提供什么功能?
 *  ② 操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能?
 *  ③ 操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能？

**首先是第一个问题： 操作系统作为系统资源的管理者（这些资源包括软件、硬件、文件等），需要提供什么功能?**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ1NjUxMjc_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
我们以打开一个QQ进行视频聊天为例：

*  S1：在各个文件夹中找到QQ的安装位置
    
    > 逐层打开文件夹，找到QQ.exe，这个程序（可执行文件）的存放位置 —— 文件管理
 *  S2：双击打开QQ.exe
    
    > 需要把改程序相关数据放入内存 —— 存储器管理
 *  S3：QQ程序正常运行
    
    > 对应的进程被处理机（CPU）处理 —— 处理机管理
 *  S4：开始和朋友视频聊天
    
    > 需要把摄像头设备分配给进程 —— 设备管理

**第二个问题：操作系统作为用户与计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能?**

*  命令接口：允许用户直接使用
 *  程序接口：允许用户通过程序间接使用
 *  GUI：现代操作系统中最流行的图形用户接口

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比较重要的是用户接口：  
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*  **命令接口：**
    
    > **什么是联机命令接口？**  
    > 联机命令接口就是交互式命令接口。  
    > 比如我们打开我们的Windows中的命令提示符，我们每输入一条命令，就会有一个结果或者操作在等着我们去查看或执行，这种方式就叫联机命令接口：  
    > ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ1NjUxMjc_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
    > **什么是脱机命令接口呢？**  
    > 脱机命令接口其实就是批处理命令接口。  
    > 我们还是以windows为例，比如一些`.bat`文件，里面包含了诸多条命令，我们执行外部的.bat文件，就会自动把所有的指令都按顺序执行一遍：  
    > ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ1NjUxMjc_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]
 *  **程序接口：**
    
    > 程序接口：如`C:\Windows\System32\user32.dll`，程序员在程序中调用user32.dll（该调用过程即为系统调用）即可实现创建窗口等功能。只能通过用户程序间接使用。
    
    > **易混淆的概念：**  
    > 系统调用 = 系统调用命令 = 广义指令
 *  **GUI：图形用户界面（Graphical User Interface）**
    
    > 用户可以使用形象的图形界面进行操作，而不再需要记忆复杂的命令、参数。  
    > 例子：在 Windows操作系统中，删除一个文件只需要把文件“拖拽”到回收站即可。包括手机上的，也称之为GUI。

**第三个问题：操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能？**

需要提供的功能和目标：实现对硬件机器的扩展。

没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上安装的操作系统，可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器。

通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机。

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