作業系統說明

計算機系統由硬體和軟體組成，軟體又分為系統軟體和應用軟體，直接向使用者解決，實際問題的軟體是應用軟體，系統軟體為應用軟體的開發與執行提供支援，在系統軟體中最重要的是作業系統，作業系統是其他系統軟體和應用軟體執行的基礎。作業系統是最靠近硬體的軟體有沒有高效能是由計算機硬體決定的，能否把高效能發揮出來作業系統起到決定性作用，只有在作業系統的指揮控制下，各種計算機資源才能得到合理分配與高效率使用，也只有在作業系統的支援下，其他系統軟體和各種應用軟體才能開發和執行。作業系統可定義為：有效的組織和管理計算機系統中的硬體和軟體資源，合理的組織計算機工作流程，控制程式的執行，提供多種服務功能及友好介面，方便使用者使用計算機的系統軟體。簡單來說就是管理計算機資源，控制程式執行，提供多種服務，方便使用者使用。作業系統有多種型別，不同型別的作業系統其目標有所側重，但共同的一般性目標主要有方便性，有效性，可擴充性，開放性，可靠性和可移植性的，其中方便性和有效性是最主要的。作業系統的形成過程中，其中，批處理作業系統是將使用者提供的若干個作業以“成批”的方式同時交給計算機系統；分時作業系統允許多個使用者同時使用計算機資源；實時操作業系統是一種能在限定時間內對外部事件作出響應和處理的計算機系統，可以分為實時控制系統和實時資訊系統；通用作業系統同時具有分時，實時和批處理功能的作業系統，在通用作業系統中，可能同時存在三類任務，實時任務，分時任務，批處理任務。其中實時任務級別最高，分時任務次之，批處理任務級別最低。作業系統的發展先後出現了微機作業系統，多處理器作業系統，網路作業系統，分散式作業系統和嵌入式作業系統。作業系統的特徵有併發性，共享性，虛擬性和非同步性。併發指兩個或多個時間在同一時間段內發生，與並行有所不同，並行是指兩個或多個事件在同一時刻發生。並發現改進了在一段時間內一個程序對CPU的獨佔，可以讓多個程序交替的使用CPU，從而有效提高系統資源的利用率，提高系統的處理能力，但也使系統管理變得複雜，作業系統需要具備控制和管理各種併發活動的能力。共享指系統中的資源可供多個併發執行的程序共同使用，併發性和共享性是作業系統的兩個最基本的特徵，它們互為存在條件。作業系統中的虛擬指透過某種技術把一個物理實體變成若干個邏輯上的對應物，在操作中，虛擬主要是透過分時使用的方式實現。非同步性在多道程式環境下，允許多個程序併發執行，但由於資源及控制方式等因素的限制，程序的執行並非一次性連續的完成，而是通常以“斷斷續續”的方式進行。作業系統具有處理器管理功能，儲存器管理功能，裝置管理功能，檔案管理功能和網路與通訊管理功能。處理器管理要保證處理器在多個程序間進行有效的切換，既保證各程序執行的正確，也保證處理器具有比較高的利用率，處理器管理主要包括程序控制，程序同步，程序通訊和處理器排程4個方面。儲存器管理功能的主要任務是管理記憶體資源，為併發程序的執行提供記憶體空間，提高記憶體空間的利用率，並從邏輯上擴充記憶體空間，以適應大程序和更多程序併發執行的需要。儲存器管理，具有記憶體分配，記憶體保護，地址對映和記憶體擴充等功能。檔案管理功能具有檔案儲存空間管理，目錄管理，檔案的讀寫管理以及檔案的安全性保護等功能。裝置管理的主要任務是響應使用者提出的輸入輸出請求，為其分配相應的輸入輸出裝置，提高CPU和輸入輸出裝置的使用效率。裝置管理具有緩衝區管理，裝置分配，裝置驅動排程，裝置獨立性和虛擬裝置等功能。目前作業系統啟動過程主要有兩種模式，一是基於基本輸入輸出系統的傳統啟動模式，另一種是基於統一可擴充套件固定韌體介面的新型啟動模式，提出統一可擴充套件韌體介面的主要目的是為了提供一組在作業系統啟動之前在所有平臺上一致的，正確的啟動服務。作業系統在計算機系統中的作用是橋樑和協調，它提高了系統的效能和可靠性，並提供了使用者友好的介面。作業系統的研究和發展，對電腦科學具有重要的推動作用。