整体框架

1、操作系统的层次结构

对于操作系统

1. 负责管理协调硬件、软件登计算机资源的工作
2. 为上层的应用程序、用户提供简单易用的服务
3. 操作系统是系统软件而不是硬件

对于裸机纯硬件

• 例如CPU、内存、硬盘

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2、操作系统的定义

$操作系统$Operating SystemOS是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源

• 并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配
• 以提供给用户和其他软件方便的接口和环境从下往上
• 它是计算机系统中最基本的$系统软件$。从上往下

例如任务管理器

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3、操作系统的功能和目标

① 操作系统$作为系统资源的管理者$这些资源包括软件、硬件、文件等

• 需要提供什么功能?

② 操作系统$作为用户与计算机硬件之间的接口$

• 要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务需要实现什么功能?

③ 操作系统$作为最接近硬件的层次$

• 需要在纯硬件的基础上实现什么功能?

3.1、OS 作为系统资源的管理者

补充进程是一个程序的执行过程。执行前$需要将该程序放到内存中$才能被 CPU 处理

如下所示使用 QQ 视频聊天的过程

Step 1在各个文件夹找到 QQ 安装的位置如 D:/Tencent/QQ/Bin

• 逐层打开文件夹找到 QQ.exe 这个程序可执行文件的存放位置

  操作系统的$文件管理$

Step 2双击打开 QQ.exe

• 需要把该程序相关数据放入内存

  操作系统的$存储器(内存)管理$

Step 3QQ 程序正常运行

• 对应的进程被处理机CPU正常接收

  操作系统的$处理机管理$

Step 4开始和朋友视频聊天

• 需要把摄像头设备分配给进程

  操作系统的$设备管理$

在实现这些管理的时候操作系统需要保证这些是安全、高效的

• 这也是操作系统所需要追求的目标

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3.2、OS 作为用户和计算机硬件之间的接口

命令接口允许用户$直接使用$

程序接口允许用户通过程序$间接使用$

GUl现代操作系统中最流行的图形用户接口

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3.2.1、命令接口&程序接口

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联机命令接口 = $交互式$命令接口

• 用户输一句操作系统做一句

对于 Windows 系统例如命令解释器cmd

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脱机命令接口 = $批处理$命令接口

例如其中某个 *.bat 文件

例如Linux 中使用的 Shell 脚本

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程序接口 = 系统调用

如 C:\Windows\System32\user32.dll 程序员在程序中调用 user32.dll

• 该调用过程即为$系统调用$即可实现创建窗口等功能。

  只能通过用户程序$间接$使用。

注意系统调用 = 系统调用命令 = $广义指令$

3.2.2、GUI

GUI图形用户界面Graphical User Interface

用户可以使用形象的图形界面进行操作而不再需要记忆复杂的命令、参数。

例如在 Windows 操作系统中删除一个文件只需要把文件 “拖拽” 到回收站即可。

3.2.3、小结

3.3、作为最接近硬件的层次

需要提供的功能和目标:实现对硬件机器的拓展

没有任何软件支持的计算机成为$裸机$。

• 在裸机上安装的操作系统可以提供资源管理功能和方便用户的服务功能将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器

通常把覆盖了软件的机器成为$扩充机器$

• 又称之为$虚拟机$

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类比

• 硬件:锤子、锯子、木头、钉子…

• 操作系统:优秀的工匠

操作系统对硬件机器的拓展:通过优秀工匠这些简单的原料可以组织成房子、帆船、匹诺曹。。。

普通用户可直接使用工匠提供的房子、帆船、匹诺曹而无需关心这些东西在底层是怎么组织起来工作的

4、整体框架