操作系统的基本概念和功能

操作系统的基本概念和功能操作系统是计算机的系统软件，是计算机中不可缺少的，其它所有的软件都是基于操作系统运行的，常用的操作系统有：Windows、DOS、UNIX、Linux、OS/2、AIX等。1、操作系统的基本概念：用来控制及指挥电脑系统运作的软件程序。（1）操作系统管理和控制系统资源。计算机的硬件、软件、数据等都需要操作系统的管理。操作系统通过许多的数据结构，对系统的信息进行记录，根据不同的系统要求，对系统数据进行修改，达到对资源进行控制的目的。（2）操作系统提供了方便用户使用计算机的用户界面。在介绍操作系统的时候我们就已经看到，用户需要通过鼠标点击相应的图标就可以做他想要做的事情，桌面以及其上的图标就是操作系统提供给用户使用的界面，有了这种用户界面，对计算机的操作就比较容易了。用户界面又称为操作系统的前台表现形式，Windows98采用的是窗口和图标，DOS系统采用的是命令，Linux系统既采用命令形式也配备有窗口形式。不管是何种形式的用户界面，其目的只有一个，那就是方便用户的使用。操作系统的发展方向是简单、直观、方便使用。（3）操作系统优化系统功能的实现。由于系统中配备了大量的硬件、软件，因而它们可以实现各种各样的功能，这些功能之间必然免不了发生冲突，导致系统性能的下降。操作系统要使计算机的资源得到最大的利用，使系统处于良好的运行状态，还要采用最优的实现功能的方式。（4）操作系统协调计算机的各种功作。计算机的运行实际上是各种硬件的同时动作，是许多动态过程的组合，通过操作系统的介入，使各种动作和动态过程达到完美的配合和协调，以最终对用户提出的要求反馈满意的结果。如果没有操作系统的协调和指挥，计算机就会处于瘫痪状态，更谈不上完成用户所提出的任务。因此，可以定义操作系统为：对计算机系统资源进行直接控制和管理，协调计算机的各种动作，为用户提供便于操作的人一机界面，存在于计算机软件系统最底层核心位置的程序的集合。2、操作系统的功能：可以根据计算机系统资源的分类来对操作系统的功能进行划分。一般说来，计算机系统资源包括硬件和软件两大部分，硬件指处理机、存储器、标准输入/输出设备和其他外围设备；软件指各种文件和数据、各种类型的程序。由于操作系统是对计算机系统进行管理、控制、协调的程序的集合，我们按这些程序所要管理的资源来确定操作系统的功能，共分为八个部分：（1）处理机管理。处理机是计算机中的核心资源，所有程序的运行都要靠它来实现。如何协调不程序之间的运行关系，如何及时反应不同用户的不同要求，如何让众多用户能够公平地得到计算机的资源等都是处理机管理要关心的问题。具体地说处理机管理要做如下事情：对处理机的时间进行分配，对不同程序的运行进行记录和调度，实现用户和程序之间的相互联系，解决不同程序在运行时相互发生的冲突。处理机管理是操作系统的最核心部分，它的管理方法决定了整个系统的运行能力和质量，代表着操作系统设计者的设计观念。（2）存储器管理。存储器用来存放用户的程序和数据，存储器越大，存放的数据越多，硬件制造者不断地扩大存储的容量，还是无法跟上用户对存储容量的需求，再说存储器容量也不可能无限制的增长，但用户需求的增长是无限的。在从多用户或者程序共用一个存储器的时候，自然而然会带来许多管理上的要求，这就是存储器管理要做的。存储器的管理要进行始下工作：以最合适的方案为不同的用户和不同的任务划分出分离的存储器区域，保障各存储器区域不受别的程序的干扰；在主存储器区域不够大的情况下，使用硬盘等其他辅助存储器来替代主存储器的空间，自行对存储器空间进行整理等。（3）作来管理。当用户开始与计算机打交道时，第一个接触的就是作业管理部分，用户通过作业管理所提供的界面对计算机进行操作。因此作业管理担负着两方面的工作：向计算机通知用户的到来，对用户要求计算机完成的任务进行记录和安排；向用户提供操作计算机的界面和对应的提示信息，接受用户输入的程序、数据及要求，同时将计算机运行的结果反馈给用户。更具体地说，作业管理要提供：安全的用户登录方法，方便的用户使用界面，直观的用户信息记录形式，公平的作业调度策略等。（4）信息管理。计算机中存放的、处理的、流动的都是信息。信息有不同的表现形态：可以是数据项、记录、文件、文件的集合等；有不同的存储方式：可以连续存放也可以分开存放；还有不同的存储位置：可以存放在主存储器上，也可以存放在辅助存储器上，甚至可以停留在某些设备上。不同用户的不同信息共存于有限的媒体上，如何对这些文件进行分类，如何保障不同信息之间的安全，如何将各种信息与用户进行联系，如何使信息不同的逻辑结构与辅助存储器上的存储结构进行对应，这些都是信息管理要做的事情。（5）设备管理。计算机主机连接着许多设备，有专门用于输入/输出数据的设备，也有用于存储数据的设备，还有用于某些特殊要求的设备。而这些设备又来自于不同的生产厂家，型号更是五花八门，如果没有设备管理，用户一定会茫然不知所措。设备管理的任务就是：为用户提供设备的独立性，使用户不管是通过程序逻辑还是命令来操作设备时都不需要了解设备的具体操作，设备管理在接到用户的要求以后，将用户提供的设备各与具体的物理设备进行连接，再将用户要处理的数据送到物理设备上；对各种设备信息的记录、修改；对设备行为的控制。除了以上五大管理以外，操作系统还必须实现一些标准的技术处理：（1）标准输入/输出。用户通过键盘输入他对计算机的要求和要处理的数据，计算机通过显示器向用户反馈信息同时输出运行结果，这似乎是天经地义的事。其实不然，如果不指定键盘为标准输入设备及显示器为标准输出设备，我们是无法直接通过这两种设备进行输入/输出的。当系统开始运行的时候，操作系统已指定了标准的输入/输出设备，因此，用户使用的时候感觉很方便。如果我们想用其他的设备来作来标准输入/输出设备也是可以的，因为操作系统提供了这种功能。它帮助用户将指定设备的名称与具体的设备进行连接，然后自动的从标准输入设备上读取信息再将结果输出到标准输出设备上。（2）中断处理。在系统的运行过程中可能发生各种各样的异常情况，如硬件故障、电源故障、软件本身的错误，以及程序设计者所设定的意外事件。这些异常一旦发生都会影响系统的运行，因此，操作系统必须对这些异常先有所准备，这就是中断处理的任务。中断处理功能针对可预见的异常配备好了中断处理程序及调用路径，当中断发生时暂停正在运行的程序而转去处理中断处理程序，它可对当前程序的现场进行保护、执行中断处理程序逻辑，在返回当前程序之前进行现场恢复直到当前程序再次运行。（3)错误处理。当用户程序在运行过程中发生错误的时候，操作系统的错误处理功能既要保证错误不影响整个系统的运行，又要向用户提示发现错误的信息。因此，我们常常可以看到这样的情况：显示器上给出了发生错误的类型及名称，并提示用户如何进行改正，错误改正后用户程序又可以顺利运行。错误处理功能首先将可能出现我错误进行分类，并配备对应我错误处理程序，一旦错误发生，它就自动实现自己的纠错功能。错误处理一方面找出问题所在，另一方面又自动保障系统的安全，正是有了错误处理功能，系统才表现出一定的坚固性。3、文件的管理：是指操作系统对信息资源的管理，文件是一个在逻辑上具有完整意义的一组相关信息怕有序集合，每个文件都有一个文件名。文件：是一组相关信息的集合，任何程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外存储器上，文件是数据组织的最小单位。文件名：任何一个文件都有一个名称，文件的操作依据文件名进行。文件名一般由文件主名和扩展名两部分组成，文件主名往往是代表文件内容的标识，而扩展名表示文件的类型。需要操作某种类型的文件时，可通过扩展名进行。文件夹：文件夹的图标像一本书，打开文件夹就像翻开书一样，里边的内容一目了然，非常直观。文件夹和不同类型的文件采用不同的图标，因而很容易区分。路径：是指由目录文件和非目录文件组成，从树根到任何一叶节点有且只有一条路径，该路径的全部节点组成一个全路径名，用来惟一标识和定位某一特定文件