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计算机操作系统的基本概念
计算机操作系统的基本概念
  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。
纯元皇后蒋勤勤  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
关于国庆的手抄报资料  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。
朱建昆>淘宝运营  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。
  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、集系统
  集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：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：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。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。武林外传经典台词
  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 Sp
ace)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。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。