新开一坑，操作系统学习，梳理操作系统的基础。本篇笔记主要整理操作系统的概述。
操作系统目标和作用
- 目标：有效性（提高资源利用率，系统吞吐量）, 方便性， 可扩充性， 开放性。
- 作用：作为用户和硬件的接口（命令方式，系统调用方式，图形、窗口方式），计算机系统资源的管理者，实现对计算机资源的抽象。
操作系统的发展历史
- 无操作系统的计算机系统：人工操作，脱机输入/输出方式。
- 单道批处理系统：自动性，顺序性，单道性。
- 多道批处理系统：
- 优缺点：资源利用率高，系统吞吐量大；平均周转时间长，无交互能力。
- 运行躲到批处理系统需要解决的问题：
- CPU 管理问题；
- 内存管理问题；
- I/O 设备管理问题；
- 文件管理问题；
- 作业管理问题。
- 操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序集合。 * 分时系统：多个用户通过自己的终端以交互方式使用计算机，共享主机的资源。
- 关键问题：用户如何能与自己的作业进行交互（及时接受，及时处理）。及时处理要求每个程序不能长时间占用 CPU，运行规定的时间片，就需要暂停该作业。
- 分时系统的特征：
- 多路性，每个用户轮流运行一个时间片，多路性即同时性。
- 独立性
- 及时性
- 交互性
- 实时系统：系统能及时（或即时）相应外部事件的请求，在规定事件内完成对事件的处理，并控制所有实时任务协调一直地运行。
- 根据对截止时间的要求分为：硬实时任务和软实时任务。
操作系统的基本特性
- 并发性：多个事件在同一时间间隔内发生。
- 与并行不同。
- 引入进程：进程是系统中能够独立运行并作为资源分配的基本单位，由机器指令、数据和堆栈等组成。
- 引入线程：线程作为独立运行和独立调度的基本单位（但不是资源分配的基本单位）。因为没有资源分配，调度开销更小。
- 共享性：系统资源由内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用。资源类型不同，共享方式不同。
- 互斥共享方式：一段时间内仅允许一个进程访问该资源（临界资源或独占资源）。
- 同时访问方式：可能是宏观上的同时访问。
- 虚拟技术：时分复用和空分复用技术。
- 时分复用：虚拟处理机技术和虚拟设备技术。
- 空分复用：虚拟磁盘技术，虚拟存储器技术。
- 异步性：进程以人们不可预知的速度推进称为进程的异步性。
操作系统的基本功能
- 处理器（进程）管理功能：主要是对进程（线程）占用 CPU 的使用过程管理。主要有：进程管理，进程同步，进程通信，调度。
- 存储器管理功能（内存管理）：内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等功能。
- 设备管理功能：缓冲管理，设备分配，设备处理等。
- 文件管理系统：文件存储空间的管理，目录管理，文件的读/写管理和保护。
- 操作系统与用户之间的接口。
操作系统结构设计
- 传统的操作系统结构：
- 无结构操作系统
- 模块化结构操作系统，模块-结构法
- 分成式结构操作系统，保证系统的正确性，易扩充和维护。
- 客户-服务器模式：Client/Server，C/S 模式。
- 面对对象的程序设计。
- 微内核系统设计：将操作系统分为微内核和多个服务器。
- 特点：足够小的内核，基于客户/服务器模式，应用“机制与策略分离”原理，采用面对对象技术。
- 微内核基本功能：进程（线程）管理，低级存储器管理，中断和陷入处理。
- 优点：可扩展性，可靠性，可移植性，对分布式系统的支持，融入面对对象。
- 缺点：内核分离会导致效率下降。