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操作系统(Operating System,简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。在计算机中,操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。从计算机用户的角度来说,计算机操作系统体现为其提供的各项服务;从程序员的角度来说,其主要是指用户登录的界面或者接口;如果从设计人员的角度来说,就是指各式各样模块和单元之间的联系。事实上,全新操作系统的设计和改良的关键工作就是对体系结构的设计,经过几十年以来的发展,计算机操作系统已经由一开始的简单控制循环体发展成为较为复杂的分布式操作系统,再加上计算机用户需求的愈发多样化,计算机操作系统已经成为既复杂而又庞大的计算机软件系统之一。操作系统虚拟化作为容器的核心技术支撑,得到了研究者的广泛关注。最近几年,无论是在以SOSP/OSDI为代表的计算机系统领域顶级学术会议上,还是以Google为代表的重要互联网企业中,都陆续出现了一批操作系统虚拟化的最新研究成果,并且成果数量呈现出逐年增加的总体趋势。[7]操作系统虚拟化技术允许多个应用在共享同一主机操作系统 (Host OS) 内核的环境下隔离运行, 主机操作系统为应用提供一个个隔离的运行环境, 即容器实例:操作系统虚拟化技术架构可以分为容器实例层、容器管理层和内核资源层。[7]操作系统虚拟化与传统虚拟化最本质的不同是传统虚拟化需要安装客户机操作系统 (Guest OS) 才能执行应用程序,而操作系统虚拟化通过共享的宿主机操作系统来取代 Guest OS。

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一、什么是操作系统在回答这个问题之前,我们先来了解一下什么是计算机系统。计算机系统是按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。计算机系统由硬件系统和软件系统组成。软硬件系统的组成部分就是计算机系统的资源,当不同的用户使用计算机时都要占用系统资源并且有不同的控制需求。操作系统就是计算机系统的一种系统软件,由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。操作系统的设计目标一是使计算机系统使用方便。二是使得计算机系统能高效地工作。二、操作系统的形成早期没有操作系统原始汇编系统管理程序操作系统 可以看到,操作系统是随着计算机硬件的发展和应用需求的推动而形成的。三、操作系统的类型按照操作系统提供的服务,大致可以把操作系统分为以下几类:批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统。批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行,实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器,中央处理器轮流地执行各个作业,各个作业可以同时使用各自所需的外围设备,这样可以充分利用计算机系统的资源,缩短作业时间,提高系统的吞吐率。分时操作系统,这种系统中,一个计算机系统与许多终端设备连接,分时系统支持多个终端用户,同时以交互方式使用计算机系统,为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。分时系统的主要特点是同时性、独立性、及时性和交互性。实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理,并在严格的规定时间内完成处理,且给出反馈信号。它是较少有人为干预的监督和控制系统。实时系统对可靠性和安全性要求极高,不强求系统资源的利用率。网络操作系统可以把若干计算机联合起来,实现各台计算机之间的通信及网络中各种资源的共享,像我们现在使用的Windows ,UNIX和Linux等操作系统都是网络操作系统。分布式操作系统的网络中各台计算机没有主次之分,在任意两台计算机间的可进行信息交换和资源共享。这一点上分布式操作系统和网络操作系统差别不大,他们的本质区别在于:分布式操作系统能使系统中若干计算机相互协作完成一个共同的任务。这使得各台计算机组成一个完整的,功能强大的计算机系统。四、操作系统的功能从资源管理的观点出发,操作系统功能可分为五大部分:处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。

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背诵的基本 本着紧扣历年考题,围绕大纲,吃透书本的原则来写的。 1、操作系统的分类 按照操作系统提供的服务,大致可以把操作系统分为有单道和多道之分的批处理系统,有同时性和独立性的分时系统,有严格时间规定的实时系统,可实现资源共享的网络系统,可协调多个计算机以完成一个共同任务的分布式系统。我们使有的windows是网络式系统。 2、操作系统的结构 操作系统具有层次结构…… 层次结构最大特点是整体问题局部化来优化系统,提高系统的正确性、高效性使系统可维护、可移植。 主要优点是有利于系统设计和调试;主要困难在于层次的划分和安排。 3、操作系统与用户 (1)作业执行步骤 操作系统提供给用户表示作业执行步骤的手段有两种:作业控制语言和操作控制命令。 作业控制语言形成批处理作业。操作控制命令进行交互处理。 (2)系统调用 操作系统提供的系统调用主要有:文件操作类,资源申请类,控制类,信息维护类系统调用往往在管态下执行。 当操作系统完成了用户请求的“系统调用”功能后,应使中央处理器从管态转换到目态工作。 4、移动技术 移动技术是把某个作业移到另一处主存空间去(在磁盘整理中我们应用的也是类似的移动技术)。最大好处是可以合并一些空闲区。 处理器管理 一、 多道程序设计系统 “多道程序设计系统” 简称“多道系统”,即多个作业可同时装入主存储器进行运行的系统。在多道系统中一点必须的是系统须能进行程序浮动。所谓程序浮动是指程序可以随机地从主存的一个区域移动到另一个区域,程序被移动后仍不影响它的执行。多道系统的好处在于提高了处理器的利用率;充分利用外围设备资源;发挥了处理器与外围设备以及外围设备之间的并行工作能力。可以有效地提高系统中资源的利用率,增加单位时间内的算题量,从而提高了吞吐率。(关键词:处理器,外围设备,资源利用率,单位算题量,吞吐率),但要注意对每个计算问题来说所需要的时间可能延长,另外由于系统的资源有限,会产生饱和,因此并行工作道数与系统效率不成正比。 二、进程 1、概念 进程是一个程序在一个数据集上的一次执行。由定义知进程关键组成是程序、数据集。 进程通过一个控制块来被系统所指挥,因此进程由程序、数据集和进程控制块三部分组成。进程控制块是进程存在的唯一标志 .进程是要执行的,据这点可分将进程的状态分为等待态然后是就绪态最后是运行态。 进程的基本队列也就是就绪队列和等待队列,(因为进程运行了,也就用不上排队了,也就没有运行队列了。) 如果进程由一所在队列退出的操作称为出队,排入到一个指定的队列的操作称为入队。系统中负责进程入队和出队的工作称为队列管理。 2、进程的调度 我们使用不同的调度是为了优化,具体说来是提高处理器利用率,增大吞吐量,减少等待时间,缩短响应时间。常用的算法有先来先服务、优先数调度法、时间片轮转调度法、分级调度(分级调度法可理解为多队列法)。顾名思义来先服务调度是先来者,先服务;优先数算法是对每个进程确定一个优先数,以决定先后。时间片轮转法是把规定进程一次使用处理器的最长时间称为“时间片”。让就绪进程按就绪的先后次序排成队列,依次运行。分级调度算法是由系统设置多个就绪队列,每个就绪队列中的进程按时间片轮转法占用处理器,这就是分级调度算法。 3、进程的切换 进程切换指一个进程进处理器,另一个进程出处理器的过程。 若有一个进程从运行态变成等待态,或完成工作后就撤消,则必定会发生进程切换。 4、进程同步和通信 进程同步实际上是指并发进程之间的制约关系。即一个进程的执行依赖另一个进程的消息。没有消息时等待,有消息进被唤醒。 进程通信是进程之大量信息的方式。 5、进程和死锁(详细见后) 三、可再入程序 一个能被多个用户同时调用的程序称做“可再入”的程序。 可再入程序必须是纯代码,即在执行时自身不改变。 编译程序和操作系统程序通常都是“可再入”程序。 存储管理 一、中央处理器存储下列中信息的速度依次为:寄存器最快;通过系统总线存取主存储器的速度居中;辅助存储器最慢。 寄存器用来存放临时的工作信息和系统必须的控制信息。 主存储器是CPU能直接访问的惟一的存储空间。 主存储器中存放操作系统的核心部分,以及当前需执行的程序和数据。 主存储器以“字节(BYTE)”为单位进行编址 辅助存储器是存放操作下的非核心部分和其他程序和数据。容量大且能永久保存信息 磁盘的信息可随机存取,磁带上的信息只能顺序存取

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