第1章 操作系统概述
第1章 操作系统概述
1.1 认识操作系统
1.2 操作系统的发展
1.3 Linux操作系统概述
习题
第1章 操作系统概述
1.1 认识操作系统
1.1.1 操作系统的概念
计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是组成一台计算机的各
个部件，包括中央处理器(CPU)、内存和输入/输出设备(I/O设备) 。软件
包括系统软件和应用软件。软件的静态形式是存储在存储设备中的程序、
数据和文档信息，其动态形式是运行于CPU和内存中的指令流。在计算
机系统中，硬件与软件相互依赖：硬件提供了执行计算的能力，软件控
制和使用硬件完成特定的计算任务。
从资源的角度看，计算机系统内的所有硬件以及存储设备中的信息
都被看做资源，计算机系统的用户和系统中运行的程序都是这些资源的
使用者。计算机系统的资源分为四类，如图1-1所示。其中，CPU、内
存和I/O设备均为硬件资源，而文件则是信息资源。
第1章 操作系统概述
图11 计算机系统的资源
第1章 操作系统概述
计算机系统是一个十分复杂的系统，包含了数量庞大、
种类繁多的资源，用户很难直接操作和管理这些资源。而对
资源的调度或使用方法有任何不当都会直接影响系统效能的
发挥。因此，如何有效地管理和使用系统资源是计算机系统
设计的一个关键问题。目前的解决方案是用软件来完成全部
资源的管理工作，这个软件就是操作系统。
操作系统(Operating System，OS)是计算机系统中最基
本的软件。它直接管理和控制计算机的资源，合理地调度资
源，使之得到充分的利用，并为用户使用这些资源提供一个
方便的操作环境和良好的用户界面。
第1章 操作系统概述
从资源角度看，操作系统是管理和控制计算机资源的软件。一台没
有安装操作系统的计算机称为裸机，裸机上的资源是无法被利用的。
从用户角度看，操作系统是用户与计算机之间的接口。操作系统屏
蔽了硬件的细节，扩展了硬件的能力，为用户构造出一台更便于使用的
抽象的计算机。
从系统结构上看，操作系统是在硬件之上的第一层软件，操作系统
包裹了整个硬件，用户和其他软件只有通过操作系统才可以使用硬件资
源，以及存储在硬件中的信息资源。在操作系统之上运行的是系统软件
和应用软件。系统软件是指那些为发挥硬件和系统的功能，使其方便使
用而配备的软件，如编译系统、数据库管理系统、各种通信软件等。应
用软件是为解决某应用问题而设计的软件，如文字处理、财会、科学计
算、多媒体、计算机辅助制造软件等。
第1章 操作系统概述
可以看出，操作系统在计算机系统中起着支撑应用程序
运行以及用户操作环境的作用，它是计算机系统的核心与基
石，而所有其他软件都要倚赖操作系统才能运行。图1-2示
意了操作系统在计算机系统中的重要地位。
第1章 操作系统概述
图12 操作系统在计算机系统中的地位
第1章 操作系统概述
1.1.2 操作系统的功能
操作系统作为计算机系统的资源管理器，它的功能是管
理和控制系统资源。操作系统作为系统与用户之间的接口，
它要为用户提供一个良好的使用环境。这些功能可以归纳为
以下5项：
(1) 处理机管理。处理机(CPU)是计算机硬件的核心。
在多任务的系统中，同时有多个程序在系统中运行，它们都
要占用CPU进行计算。处理机管理的功能是在多道程序之间
分配和调度CPU ，协调各程序的运行，并最大限度地发挥
CPU 的功效。
第1章 操作系统概述
(2) 内存管理。内存是计算机中比较宝贵的资源。当多
个程序运行时，它们都需要一定的内存空间来存放程序代码。
内存管理的功能是合理地管理有限的内存空间，为多道程序
分配内存，并对各程序的内存区域进行保护，防止互相干扰。
内存管理的另一项功能是实现内存的扩充。
(3) 设备管理。计算机中除CPU和内存之外的所有硬件
部件都称为I/O设备。设备管理的功能是有效地管理各种设
备，合理地将设备
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