定义
操作系统是控制计算机整体运行的软件。它为用户提供了可以存储和检索文件的方法,可与请求执行程序的接口,以及执行被请求程序所必须的环境。
操作系统用来协调计算机内部活动以及与外部世界的通信。将计算机硬件转化为有用的工具。
体系结构
软件
类型:
- 应用软件(由一些完成机器特定任务的程序组成)
- 系统软件(由一般的计算机系统都需要完成的任务组成)
- 实用软件(一些能按特定需求扩充/定制操作系统功能的软件单元)
- 操作系统本身
系统软件提供了应用软件所需要的基础架构。
操作系统组件
用户界面:完成与用户的通信,是用户与操作系统内核的一个接口。
- shell(通过键盘和显示屏用文本信息与用户进行通信)
- GUI(图形化用户界面)
内核:操作系统的内部部分。
- 文件管理程序(协调外部存储器的使用)
- 设备驱动程序(负责与控制器(有时直接与外围设备)通信,以操作外围设备)
- 内存管理程序(协调计算机使用主存储器)
- 调度程序(维护一个有关计算机中现存进程的记录(也就是进程池))
- 分派程序(确保被调度的进程能够实际执行)
系统启动
引导程序被永久地存储在计算机地ROM(只读存储器)中。在计算机开机时最先执行这个程序。引导程序引导CPU把操作系统从外存储器中加载入RAM。之后引导程序引导CPU执行转移指令,开始执行操作系统的程序。操作系统就开始接管计算机。
协调计算机的活动
进程
定义:在操作系统控制下执行某个程序的活动。
进程状态:包含正在执行的程序的当前位置(程序计数器的值),其他CPU寄存器的值,以及相关的存储单元。时计算机在特定时刻的快照。
进程管理
为了跟踪所有的进程,调度程序在主存储器中维护一个称为进程表的信息块。
将新的进程加入进程表,将已经完成的进程移出。
一个进程允许执行一个时间片。
每次分派程序给进程一个时间片,都会初始化一个计时器电路,通过产生一个中断信号来指示时间片的结束。
当CPU收到一个中断信号时,它就会完成当前的机器周期,保存它在当前进程中的位置,然后开始执行中断处理程序。将控制权传给分派程序,分派程序从就绪进程中选择一个进程,进行进程切换。
进程切换:也称上下文切换,是从一个进程到另一个进程的改变过程。