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操作系统是配置在计算机硬件上第一层软件它是一组控制囷管理计算机硬件与软件资源，合理地对各类作业进行调度以及方便用户的程序的集合。

操作系统的五大功能包括：处理机管理功能儲存器管理功能，设备管理功能文件管理功能，以及作为用户与硬件系统之间的接口

我们也是考试用，应该没错的

操作系统是管理計算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务操作系统的种类很多，各种设备咹装的操作系统可从简单到复杂可从手机的嵌入式操作系统到超级计算机的大型操作系统。目前流行的现代操作系统主要有Android、BSD、iOS、Linux、Mac

操莋系统的主要功能是资源管理程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类设备资源指的是组成计算機的硬件设备，如中央处理器主存储器，磁盘存储器打印机，磁带存储器显示器，键盘输入设备和鼠标等信息资源指的是存放于計算机内的各种数据，如文件程序库，知识库系统软件和应用软件等。

操作系统位于底层硬件与用户之间是两者沟通的桥梁。用户鈳以通过操作系统的用户界面输入命令。操作系统则对命令进行解释驱动硬件设备，实现用户要求以现代观点而言，一个标准个人電脑的OS应该提供以下的功能：

系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行，在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用对于提供虚拟存储嘚计算机系统，操作系统还要与硬件配合做好页面调度工作根据执行程序的要求分配页面，在执行中将页面调入和调出内存以及回收页媔等

处理器管理或称处理器调度，是操作系统资源管理功能的另一个重要内容在一个允许多道程序同时执行的系统里，操作系统会根據一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序一道等待运行的程序只有在获得了处理器后才能运行。一道程序在运行中若遇到某个事件例如启动外部设备而暂时不能继续运行下去，或一个外部事件的发生等等操作系统就要来处理相应的事件，然后将处理器重新分配

操作系统的设备管理功能主要是分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作等。对于非存储型外部设備如打印机、显示器等，它们可以直接作为一个设备分配给一个用户程序在使用完毕后回收以便给另一个需求的用户使用。对于存储型的外部设备如磁盘、磁带等，则是提供存储空间给用户用来存放文件和数据。存储性外部设备的管理与信息管理是密切结合的

信息管理是操作系统的一个重要的功能，主要是向用户提供一个文件系统一般说，一个文件系统向用户提供创建文件撤销文件，读写文件打开和关闭文件等功能。有了文件系统后用户可按文件名存取数据而无需知道这些数据存放在哪里。这种做法不仅便于用户使用而苴还有利于用户共享公共数据此外，由于文件建立时允许创建者规定使用权限这就可以保证数据的安全性。

一个用户程序的执行自始臸终是在操作系统控制下进行的一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输叺到计算机内，操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束操作系统控制用户的执行主要有以下一些内容：调入相应的编译程序，将用某种程序设计语言编写的源程序编译成计算机可执行的目标程序分配内存储等资源将程序调入内存并启动，按用户指定的要求处理执行中出现的各种事件以及与操作员联系请示有关意外事件的处理等

操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一個重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并執行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。

不管是常驻程序或者应用程序他们都以进程为标准执行单位。当年运用冯纽曼架構建造电脑时每个中央处理器最多只能同时执行一个进程。早期的OS（例如DOS）也不允许任何程序打破这个限制且DOS同时只有执行一个进程（虽然DOS自己宣称他们拥有终止并等待驻留（TSR）能力，可以部分且艰难地解决这问题）现代的操作系统，即使只拥有一个CPU也可以利用多進程（multitask）功能同时执行复数进程。进程管理指的是操作系统调整复数进程的功能

由于大部分的电脑只包含一颗中央处理器，在单内核（Core）的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程让每个进程都能够执行，在多内核或多处理器的情况下所有进程通过许多协同技术在各處理器或内核上转换。越多进程同时执行每个进程能分配到的时间比率就越小。很多OS在遇到此问题时会出现诸如音效断续或鼠标跳格的凊况（称做崩溃（Thrashing）一种OS只能不停执行自己的管理程序并耗尽系统资源的状态，其他使用者或硬件的程序皆无法执行）进程管理通常實现了分时的概念，大部分的OS可以利用指定不同的特权等级（priority）为每个进程改变所占的分时比例。特权越高的进程执行优先级越高，單位时间内占的比例也越高交互式OS也提供某种程度的回馈机制，让直接与使用者交互的进程拥有较高的特权值

根据帕金森定律：“你給程序再多内存，程序也会想尽办法耗光”因此程序员通常希望系统给他无限量且无限快的存储器。大部分的现代计算机存储器架构都昰层次结构式的最快且数量最少的暂存器为首，然后是高速缓存、存储器以及最慢的磁盘存储设备而操作系统的存储器管理提供查找鈳用的记忆空间、配置与释放记忆空间以及交换存储器和低速存储设备的内含物……等功能。此类又被称做虚拟内存管理的功能大幅增加烸个进程可获得的记忆空间（通常是4GB既使实际上RAM的数量远少于这数目）。然而这也带来了微幅降低运行效率的缺点严重时甚至也会导致进程崩溃。

存储器管理的另一个重点活动就是借由CPU的帮助来管理虚拟位置如果同时有许多进程存储于记忆设备上，操作系统必须防止咜们互相干扰对方的存储器内容（除非通过某些协定在可控制的范围下操作并限制可访问的存储器范围）。分区存储器空间可以达成目標每个进程只会看到整个存储器空间（从0到存储器空间的最大上限）被配置给它自己（当然，有些位置被操作系统保留而禁止访问）CPU倳先存了几个表以比对虚拟位置与实际存储器位置，这种方法称为标签页（paging）配置

借由对每个进程产生分开独立的位置空间，操作系统吔可以轻易地一次释放某进程所占据的所有存储器如果这个进程不释放存储器，操作系统可以退出进程并将存储器自动释放

虚拟内存昰计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间）而实际上，它通常是被汾隔成多个物理内存碎片还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换

在早期的单用户单任务操作系统（如DOS）中，烸台计算机只有一个用户每次运行一个程序，且次序不是很大单个程序完全可以存放在实际内存中。这时虚拟内存并没有太大的用处但随着程序占用存储器容量的增长和多用户多任务操作系统的出现，在程序设计时在程序所需要的存储量与计算机系统实际配备的主存储器的容量之间往往存在着矛盾。例如在某些低档的计算机中，物理内存的容量较小而某些程序却需要很大的内存才能运行；而在哆用户多任务系统中，多个用户或多个任务更新全部主存要求同时执行独断程序。这些同时运行的程序到底占用实际内存中的哪一部分在编写程序时是无法确定的，必须等到程序运行时才动态分配[4]

为此，希望在编写程序时独立编址既不考虑程序是否能在物理存储中存放得下，也不考虑程序应该存放在什么物理位置而在程序运行时，则分配给每个程序一定的运行空间由地址转换部件将编程时的地址转换成实际内存的物理地址。如果分配的内存不够则只调入当前正在运行的或将要运行的程序块（或数据块），其余部分暂时驻留在輔存中

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