计算机操作系统的基本特征和应用软件的应用范围详解

应用范围从最早的军事国防扩展到美国的学术机构，随后迅速覆盖全球各个领域。 其经营性质也逐渐从科研教育转向商业化。 以下是小编整理的计算机操作系统的基本概念和特点。 希望您能仔细阅读！

1. 基本概念

在信息时代，软件被称为计算机系统的灵魂。 操作系统作为软件的核心，已经与现代计算机系统密不可分、融为一体。 计算机系统从下到上大致可以分为四个部分：硬件、操作系统、应用程序和用户（这里的划分与计算机组成原理的分层不同）。 操作系统管理各种计算机硬件，为应用程序提供基础，并充当计算机硬件和用户之间的中介。 硬件，如中央处理器、存储器、输入/输出设备等，提供基本的计算资源。 应用程序（例如文字处理器、电子表格、编译器、Web 浏览器等）规定了如何使用这些资源来解决用户的计算问题。 操作系统控制和协调每个用户的应用程序对硬件的分配和使用。 在计算机系统运行过程中，操作系统提供了正确使用这些资源的方法。

综上所述，操作系统（OS）是指对整个计算机系统的软硬件资源进行控制和管理，对计算机工作和资源分配进行合理组织和调度，为用户和其他软件提供方便的接口和功能。环境。 节目集合。 计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展而逐渐形成和发展的。 它是计算机系统中最基本的系统软件。

2. 特点

操作系统是系统软件的一种，但它与其他系统软件和应用软件有很大不同。 它有自己的特殊性，即基本特征。 操作系统的基本特性包括并发、共享、虚拟化、异步。 这些概念对于理解和掌握操作系统的核心至关重要，并将在每一章中使用。

同时（）

并发是指在同一时间间隔内发生两个或多个事件。 操作系统的并发性是指计算机系统中同时存在多个正在运行的程序，因此它具有同时处理和调度多个程序执行的能力。 在操作系统中，引入进程的目的是为了让程序能够并发执行。

注意相同时间间隔（并发）和相同时刻（并行）之间的区别。 在多道编程环境中，在一段时间内，宏观上是同时执行多个程序。 然而，在单处理器环境中，每一时刻实际上只能执行一个程序。 因此，从微观上看，这些程序仍然是以分时的方式运行的。 交替执行。 操作系统的并发是通过分时来实现的。

注意，并行性是指系统具有能够同时进行计算或运算，同时完成两个或多个任务的特性。 并行性需要相关硬件的支持，例如多流水线或多处理器硬件环境。

共享（）

资源共享就是共享，是指系统中的资源可以被内存中多个并发执行的进程所使用。 共享可分为以下两种资源共享方式：

1）互斥共享方式

虽然系统中的某些资源，如打印机、磁带机等可以提供给多个进程，但为了避免打印或记录结果混乱，应规定在一段时间内只允许一个进程访问该资源的时间。

因此，当进程A访问资源时，必须首先发出请求。 如果此时资源空闲，系统就可以将其分配给进程A。之后，如果其他进程想要访问该资源（只要A还没有用完时）就必须等待。 只有当进程A访问并释放了该资源后，才能允许其他进程访问该资源。 我们把这种资源共享方式称为互斥共享，一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源。 计算机系统中的大多数物理设备以及某些软件中使用的堆栈、变量和表都是关键资源，需要互斥共享。

2）同时访问方式

系统中还有另一种类型的资源，允许多个进程在一段时间内“同时”访问它们。 这里所谓的“同时性”往往是宏观的，而在微观层面，这些进程可能会交替访问资源，即“分时”。 可以被多个进程“同时”访问的典型资源是磁盘设备。 有些用可重入代码编写的文件还可以“同时”共享，即多个用户同时访问该文件。

并发和共享是操作系统的两个最基本的特性，它们是相互依赖的：

资源共享取决于程序的并发性。 如果系统不允许程序并发执行，自然就不会有资源共享问题；

如果系统不能有效管理资源共享，也会影响程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。

3）虚拟（）

虚拟化是指将一个物理实体转变为多个逻辑实体。 物理实体（前者）是真实的，即它们确实存在； 而后者是虚拟的，是用户感知的东西。 用于实现虚拟化的技术称为虚拟化技术。 操作系统中使用了多种虚拟技术来实现虚拟处理器、虚拟内存和虚拟外围设备。

虚拟处理器技术是通过多道编程技术以分时的方式使用处理器，以允许多个程序同时执行。 此时，虽然只有一个处理器，但它可以同时为多个用户服务，让每个最终用户感觉有一个中央处理单元（CPU）专门为它服务。 多道程序设计技术用于将一个物理CPU虚拟成多个逻辑CPU，这些CPU称为虚拟处理器。

同样，虚拟内存技术可以用来将机器的物理内存转换为虚拟内存，以便逻辑上扩展内存容量。 当然，此时用户感知到的内存容量是虚拟的。 我们把用户感知到的（实际上并不存在的）内存称为虚拟内存。

还可以利用虚拟设备技术，将一个物理I/O设备虚拟成多个逻辑I/O设备，并允许每个用户占用一个逻辑I/O设备，这样原来只允许使用的一个设备（关键资源）即一个用户在一段时间内访问成为一个共享设备，允许多个用户在一段时间内同时访问。

因此，操作系统的虚拟技术可以概括为：时分复用技术，如处理器的分时共享； 空分复用技术，比如虚拟内存（注：学习下面的内容，慢慢理解）。

4) 异步()

在多道程序环境中，允许多个程序同时执行，但由于资源有限，进程的执行并不是始终如一，而是走走停停，以不可预知的速度前进。 这是该过程的异步性质。

异步性使得操作系统运行在随机环境中，这可能会导致进程产生与时间相关的错误（就像对全局变量的不当访问会导致程序错误一样）。 但只要运行环境相同，操作系统就必须保证多次运行进程得到相同的结果。

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