计算机操作系统教程
操作系统概览分3个部分：What & Why、操作系统的基本功能和操作系统相关概念。
一、What & Why
1.1 概述
操作系统是管理计算机硬件和软件资源的计算机程序
管理配置内存、决定资源供需顺序、控制输入输出设备等
操作系统提供让用户和系统交互的操作界面
操作系统的种类是多种多样的，不局限于计算机
从手机到超级计算机，操作系统可简单也可复杂
在不同的设备上，操作系统可向用户呈现多种操作手段
1.2 分类
①手机：安卓系统、iOS系统、华为鸿蒙
②电脑：Windows、Linux、macOS
③说明：
手机上MIUI、ColorOS、Flyme等本质上是安卓操作系统
电脑上Centos、Ubuntu等本质上也是Linux系统
1.3 什么是操作系统？
操作系统是管理硬件、提供用户交互的软件系统
1.4 为什么用操作系统？
我们不可能直接操作计算机硬件
设备种类繁多复杂、需要统一界面
操作系统的简易性使得更多人能够使用计算机，从而解放和发展了生产力，有益于人类科技的提升
二、操作系统的基本功能
2.1 基本功能
① 操作系统统一管理着计算机资源。
操作系统关注的计算机资源：处理器资源、存储器资源、IO设备资源、文件资源
② 操作系统实现了对计算机资源的抽象
用户无需面向硬件接口编程
IO设备管理软件，提供读写接口
文件管理软件，提供操作文件接口
③ 操作系统提供了用户与计算机之间的接口
图形窗口的形式：如常用的windows界面
命令形式：如linux
系统调用形式：主要是编程时使用，如打开文件，关闭文件等
三、操作系统相关概念
3.1 概述
① 4个概念
并发性 (并发性是后边3个特性的前提)
共享性
虚拟性
异步性
3.2 并发性
① 并行和并发的对比
并行是指两个或多个事件可以在同一个时刻发生
并发是指两个或多个事件可以在同一个时间间隔发生
比如：
并行：老师讲课和同学学习同一时刻发生
并发：一个时间间隔里 发生了老师讲课和喝水，两个事件不在同一时刻发生
② 多道程序设计（是并行和并发的基础）
单处理器：
双处理器：
3.2 共享性
①概述
共享性表现为操作系统中的资源可供多个并发的程序共同使用
这种共同使用的形式称之为资源共享
② 例子
多个程序可以同时使用主存资源，程序A和程序B共用主存
③ 分类
资源共享根据属性可分为两种方式：互斥共享形式和同时访问形式
– 互斥共享形式
当资源被程序A占用时，其他想使用的话只能等待
只有进程A使用完以后，其他进程才可以使用该资源
如：打印机同时被2个程序使用
– 同时访问形式
某种资源在一段时间内并发地被多个程序访问
这种“同时”是宏观的，从宏观去看该资源可以被同时访问。
如：硬盘同时被2个程序使用，虽然不能同时写，但是写数据比较快，一段时间内观察，可认为同时访问。
3.3 虚拟性
① 概述
虚拟性表现为把一个物理实体转变为若干个逻辑实体
物理实体是真实存在的，逻辑实体是虚拟的
虚拟的技术主要有时分复用技术和空分复用技术
② 时分复用技术
– 概述
资源在时间上进行复用，不同程序并发使用
多道程序分时使用计算机的硬件资源
提高资源的利用率
– 虚拟处理器技术
借助多道程序设计技术
为每个程序建立进程
多个程序分时复用处理器
– 虚拟设备技术
物理设备虚拟为多个逻辑设备
每个程序占用一个逻辑设备
多个程序通过逻辑设备并发访问
③ 空分复用技术
– 概述
空分复用技术用来实现虚拟磁盘、虚拟内存等
提高资源的利用率，提升编程效率
– 虚拟磁盘技术
物理磁盘虚拟为逻辑磁盘
C、D、E等逻辑盘
使用起来更加安全、方便
– 虚拟内存技术
在逻辑上扩大程序的存储容量
使用比实际内存更大的容量
大大提升编程效率
3.4 异步性
① 概述
在多道程序环境下，允许多个进程并发执行
进程在使用资源时可能需要等待或放弃
进程的执行并不是一气呵成的，而是以走走停停的形式推进
② 例子
说明：进程以不可预知的速度向前推进（不可预知何时执行、何时暂停和何时完成）
