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操作系统（OS）学习笔记
OS目标
方便性：提供图形用户界面（GUI），提升人机交互体验。 有效性：优化系统资源利用率，提高系统吞吐量。 可扩充性：采用微内核架构，便于增添新功能模块或修改现有功能。 开放性：解决硬件和软件兼容性问题，实现跨平台支持。 OS作用
用户与硬件的接口：支持多种接入方式（命令、系统调用、图标-窗口），实现与OS的通信。 资源管理者：负责处理机、存储器、I/O设备的管理，包括文件操作。 资源抽象：在裸机上安装软件，隐藏底层实现细节，提供便于使用的抽象接口。 推动OS发展的主要动力
计算机资源利用率的提升：从单道批处理到多道批处理，再到多处理机环境。 图形用户界面：满足用户对人机交互的友好需求。 硬件迭代：随着微芯片和外设更新，OS需要不断适应新硬件。 计算机体系结构演变：从单处理机到多处理机，以及多核、分布式环境的支持。 新应用需求：如多媒体功能的增加，推动OS功能扩展。 OS发展历程
初期系统：
- 纸带机：资源利用率低，CPU与I/O速度不匹配。
- 脱机输入/输出：利用纸带快速读取技术。
- 单道批处理系统：内存仅维护一道作业，但未充分利用资源。
- 多道批处理系统：作业排队处理，资源共享，CPU保持忙碌状态。
- 分时系统：支持多路卡，实现交互。
- 实时系统：处理事件的及时性要求严格，需协调任务运行。
微机OS发展：
- 单用户单任务：如CP/M和MS-DOS，只允许一个用户和一个任务。
- 单用户多任务：允许多任务并发执行，提升资源利用率。
- 多用户多任务：多个用户共享资源，任务并发执行，进一步提高效率。
OS基本特性
并发性：宏观多任务并发，微观分时交替。
共享性：
- 互斥共享：临界资源只允许一个进程访问。
- 同时访问：微观上交替访问资源，避免冲突。
- 并发与共享是多用户多任务的基础，资源管理需协调多个进程的资源争夺。
虚拟性：
- 时空复用：多道程序技术，充分利用CPU空闲时间。
- 空分复用：通过虚拟存储技术扩展内存容量。
异步性：
OS主要功能
处理机管理
进程控制：创建、终止进程，管理进程状态。 进程调度：采用算法选择运行进程，提高利用率。 进程同步：协调进程运行，如互斥和同步机制。 进程通信：实现进程间信息传递。 存储器管理
内存分配：静态或动态分配，提高利用率。 内存保护：确保程序运行互不干扰。 地址映射：逻辑地址到物理地址的转换。 内存扩充：用Request ZukDF功能提升效率。 设备管理
缓冲管理：引入缓冲区，提高I/O效率。 设备分配：动态分配I/O设备，减少等待时间。 文件管理
文件存储：管理文件存储空间。 目录管理：组织文件结构，便于查找。 文件保护：控制文件访问权限，防止未授权访问。 接口设计
用户接口：支持联机、脱机和图形界面。 程序接口：提供操作系统服务的统一入口。 现代OS新功能
系统安全：认证、访问控制、反病毒技术。 网络功能：资源管理、通信支持。 多媒体支持：音视频文件处理，实时调度。 OS结构设计
现有结构
无结构OS：功能模块间无特定顺序。 模块化结构：功能划分明确，高内聚低耦合。 分层式结构：层次化模块设计，依赖性明确，但效率可能下降。 客户/服务器模式
- 组成：客户机、服务器、网络系统。
- 交互：客户请求、服务器响应。
- 优点：数据分布存储、灵活扩展、集中管理。
面向对象技术
基本概念：
- 对象：属性和方法的实体，无外界可见。
- 类：对象的抽象，记录属性和方法。
- 继承：类间继承，共用属性和方法。
优点：
微内核OS
基本概念： - 小内核设计，基于客户/服务器模式。
- 面向对象技术，分离机制与策略。
功能特点： 优点： 不足： 如需更多内容或深入讨论，请联系哦！
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