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操作系统是直接控制和管理计算机系统硬件和软件资源,以方便用户充分而有效地利用计算机资源的程序集合。其基本目的有两个,一是操作系统要方便用户使用计算机,为用户提供一个清晰、整洁、易于使用的友好界面。二是操作系统应尽可能地使计算机系统中的各种资源得到合理而充分的利用。
操作系统在计算机系统中,处于系统软件的核心地位,是用户和计算机系统的界面。每个用户都是通过操作系统来使用计算机的。每个程序都要通过操作系统获得必要的资源以后世界末日最新消息才能执行。例如,程序执行前必须获得内存资源才能装入;程序执行要依靠处理机;程序在执行时需要调用子程序或者使用系统中的文件;执行过程中可能还要使用外部设备输入输出数据。操作系统将根据用户的需要,合理而有效地进行资源分配。
如前所述,计算机系统由硬件系统和软件系统组成。相应地,计算机系统的资源包括硬件资源和软件资源两大部分。
软件资源又称为信息资源,包括各种程序和数据,程序库,数据库系统和共享文件等等。软件资源存放在存储器中供用户使用。
一个计算机系统可以分为如下的四个层次。硬件层、操作系统层、实用程序层(或称为支撑软件层)和应用程序层。每一层都表示一组功能和一个界面,表现为一种单向服务的关系,即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或者硬件提供的服务。
⑴硬件层。包括各种硬件资源。它的对面由机器指令系统组成,是操作系统工作的基础。操作系统及其外层软件通过执行机器指令访问和控制各种硬件资源。
⑵操作系统层。操作系统是对硬件的首次扩充。它的对面是系统调用或者系统服务。实用软件层及应用程序层通过系统调用使用计算机资源。对最终用户,可以通过系统命令利用操作系统的功能。
⑶实用层。实用层软件设计者的工作基础,是被操作系统扩充了功能的机器,它由软件定义的操作系统界面和硬件指令系统的某些部分组成。对外提供的界面由一组操作系统控制下的实用程序组成。实用层软件(又称为实用软件或者支撑软件)的功能是为应用层软件及最终用户处理自己的程序或者数据提供服务。
实用程序(软件)是计算机系统的基本组成部分,通常包括各种语言的编译程序,文本编辑程序,调试程序,连接编辑程序,系统程序,文本加密程序,终端通信程序以及图文处理软件,数据库管理系统软件等。
⑷计算机系统的更外层是应用层。包括用户在操作系统和实用软件支持下自己开发的应用程序,以及软件厂家为行业用户开发的应用程序包(例如财务软件)等等。是最终用户使用的界面。当然,从最终用户的角度,除了利用应用层的软件之外,也可以利用一些未被隐藏的实用层、操作系统层和硬件层的特性来处理自己的程序和数据。应用层软件可由用户根据自己的需要选购,自主开发或者委托软件厂商定点开发。
操作系统的主要部分驻留在主存储器中,通常把这部分称为系统的内核或者核心。从资源管理的角度来看,操作系统的功能分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大部分。
操作系统的分类有多种方法,更常用的方法是按照操作系统所提供的功能进行分类。可以分为以下几类。
其主要特征是,在一个计算机系统内,一次只能支持运行一个用户程序。此用户独占计算机系统的全部硬件、软件资源。早期的微机操作系统例如DOS是这样的操作系统。
用户把要计算的问题、数据、作业说明书等一起交给系统操作员,由他将一批算题输入计算机,然后由操作系统控制执行。采用这种批处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。这类操作系统又分为批处理单道系统和批处理多道系统。
“实时”是“立即”的意思。典型的实时操作系统包括过程控制系统、信息查询系统和事务处理系统。实时系统是较少有人为干预的监督和控制系统。其软件依赖于应用的性质和实际使用的计算机的类型。实时系统的基本特征是事件驱动设计,即当接到某种类型的外部信息时,由系统选择相应的程序去处理。
这是一种使用计算机为一组用户服务,使每个用户仿佛自己有一台支持自己请求服务的计算机的操作系统。分时操作系统的主要目的是对联机用户的服务和相应。其具有同时性、性、及时性、交互性。
分时操作系统中,分时是指若干道程序对CPU的分时,通过设立一个时间分享单位--时间片来实现。分时操作系统与实时操作系统的主要差别在交互能力和响应时间上。分时系统交互行强,而实时系统响应时间要求高。
提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统称为网络操作系统。它是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的集合。
网络操作系统除了一般操作系统的五大功能之外,还应具有网络管理模块。后者的主要功能是,提供高效而可靠的网络通信能力;提供多种网络服务,如远程作业录入服务,分时服务,文件传输服务等。
④一个程序可以分布在几台计算机上并行地运行,互相协作完成一个共同的任务。用于管理分布式系统资源的操作系统称为分布式操作系统。
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