【操作系统】概论
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操作系统的目标和作用 1.1 操作系统的目标 主要包括方便性、有效性、可扩充性和开放性，其中方便性和有效性尤为重要。
1.2 操作系统的作用 操作系统作为用户与计算机硬件系统之间的接口，同时也是计算机系统资源的管理者。计算机资源分为四类：处理机、存储器、I/O设备和文件（数据和程序）。操作系统的主要功能是对这四类资源进行有效管理，包括处理机管理（进程管理）、存储器管理（内存管理）、I/O设备管理和文件管理。操作系统通过对计算机资源的抽象，实现了对资源的有效利用。
1.3 推动操作系统发展的主要动力 主要动力包括不断提高计算机资源利用率、方便用户、器件的不断更新迭代、计算机体系结构的不断发展以及不断提出的新的应用需求。
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操作系统的发展过程 2.1 未配置操作系统的计算机系统阶段【1】 这一阶段采用人工操作方式和脱机输入/输出方式（Off-Line I/O）。
2.2 单道批处理系统阶段【2】 这一阶段引入了监督程序，控制作业一个接着一个处理，但系统资源得不到充分利用。
2.3 多道批处理系统阶段【3】 这一阶段系统资源利用率高，系统吞吐量大，但平均周转时间长且无交互能力。
2.3.1 优缺点 优点：资源利用率高，系统吞吐量大，因为CPU和其他资源保持“忙碌”状态，仅在作业完成或无法继续运行时才进行切换，系统开销小。 缺点：平均周转时间长，用户提交作业后无法进行交互，修改和调试不便。
2.3.2 多道批处理系统需要解决的问题 包括如何提高资源利用率和系统吞吐量，同时解决无交互能力的问题。
2.4 分时系统【4】 分时系统允许多个用户通过各自的终端，以交互方式使用计算机，共享主机资源。
2.4.1 关键问题 及时接收多个用户的命令或数据，需要配置多路卡和为每个终端配置缓冲区。
2.4.2 分时系统的特征 分时系统的特征包括及时响应和多用户交互。
2.5 实时系统【5】 实时系统能够在规定的时间内及时响应外部事件的请求，控制所有实时任务一致地运行。
2.5.1 实时系统的类型 包括工业（武器）控制系统、信息查询系统、多媒体系统和嵌入式系统。
2.5.2 实时任务的类型 分为周期性实时任务和非周期性实时任务，硬实时任务和软实时任务。硬实时任务必须满足任务对截止时间的要求，常用于工业和武器控制；而软实时任务偶尔错过截止时间对系统影响不大，常用于信息查询和多媒体系统。
2.5.3 实时系统和分时系统特征的比较 实时系统强调及时性和确定性，而分时系统强调交互性和响应速度。
2.6 微机操作系统的发展 包括单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。
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操作系统的基本特征 批处理系统具有高资源利用率和系统吞吐量，分时系统能获得及时响应，实时系统具有实时特征。共同特征包括并发、共享、虚拟和异步。
3.1 并发 3.1.1 并行与并发 并行性指多个事件同时发生，并发性指宏观上同时，微观上交替。
3.1.2 进程引入 进程是计算机程序/I/O程序更小的单元，是程序、PCB结构和数据的结合。
3.2 共享 操作系统环境下的资源共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。实现资源共享的两种方式是互斥共享和同时访问。
3.2.1 互斥共享方式 互斥共享方式确保同一时间只有一个进程访问共享资源。
3.2.2 同时访问方式 同时访问方式允许多个进程同时访问共享资源。
3.3 虚拟 操作系统通过时分复用技术（包括虚拟处理机技术、虚拟设备技术）和空分复用技术实现虚拟功能，提高资源利用率。
3.4 异步 异步是指进程以不可预测的速度向前推进。
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操作系统的主要功能 4.1 处理机管理功能 4.1.1 进程控制 4.1.2 进程同步 进程同步机制通过进程互斥和进程同步方式协调多个进程的运行。
4.1.3 进程通信 4.1.4 调度 包括作业调度和进程调度。
4.2 存储器管理功能 4.2.1 内存分配
4.2.2 内存保护
4.2.3 地址映射 4.2.4 内存扩充
4.3 设备管理功能 4.3.1 缓冲管理
4.3.2 设备分配 4.3.3 设备处理
4.4 文件管理功能 4.4.1 文件存储空间的管理 4.4.2 目录管理 4.4.3 文件的读/写管理和保护
4.5 操作系统与用户之间的接口 4.5.1 用户接口
4.5.2 程序接口
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OS结构设计 5.1 传统操作系统结构 包括无结构操作系统、模块化结构操作系统和分层式结构操作系统。
5.2 客户/服务器模式(C/S) 5.3 面向对象的程序设计技术 5.4 微内核OS结构
