個人操做系統複習——操做系統概述

　　我以爲學習某樣知識的最大原動力在於，當你以爲現有知識不足以解決當前問題的時候的求知慾。爲了完全與系統底層作個了斷。今天開始全面複習系統底層知識，從操做系統開始吧，到UNIX，再到虛擬機。我但願本身能把一件事情的本質，用本身的話講出來。

1、操做系統是什麼

　　計算機是什麼？說白了，硬件加軟件的集合。操做系統是什麼？是操做最底層硬件的那層軟件。有了操做系統，咱們就無需外部輸入1010這樣的二進制信息讓計算機處理了，這麼說吧，計算機硬件是一組資源，操做系統把這些資源都封裝了，讓你能夠更方便的使用它。

　　對於計算機的資源，能夠分爲4類，按照教科書上的說法，就是處理器、存儲器、I/O設備以及信息（數據和程序），說白了，指的就是CPU、內存、輸入輸出設備（鼠標、鍵盤、顯示器等等）、硬盤和硬盤上的軟件。操做系統封裝了計算機硬件系統，而且管理計算機的4種資源，這就是操做系統的功能。很容易理解吧。

 

2、操做系統發展歷程

　　操做系統的發展歷程很重要，它可讓咱們意識到，技術改進最重要的做用，就是改變目前最迫切須要改變的東西。

　　這裏三言兩語介紹一下操做系統的發展歷程。

（1） 人工操做方式。

　　傳說中的紙帶操做。把程序和數據用最簡單的紙帶記錄下來，而後經過紙帶輸入（I/O）進計算機（內存），而後計算機運行。這時候咱們能夠看到，計算機I/O和信息（硬盤程序、數據）都是經過簡單的紙帶來存儲並傳送的。速度固然慢。

（2） 脫機輸入/輸出方式。

　　這個跟紙帶也脫不了關係，不過是將紙帶信息預先裝進磁帶上，而後計算機運行的時候，程序和信息從磁帶調入內存。這樣的速度固然大大提高了。咱們能夠看到，這種方式，說白了就是給計算機增長了一個簡單的硬盤，程序和數據放在硬盤上，而不是紙帶上。

（3） 單批道處理系統。

　　這是最先的操做系統了。CPU控制「監督程序」將磁帶上的一個做業（程序和數據）調入內存，而後運行它，而後調用下一個做業入內存，再運行它。這樣依次運行完磁帶上的全部做業。系統內存中一個時刻只有一道程序在運行，CPU也只是單線程的處理完IO再處理程序這樣循環。

（4） 多道批處理系統。

　　這是效率很是高的一種操做系統。用戶提交的做業在硬盤上並排成一個隊列，而後調度程序把若干做業放進內存。某個做業執行的時候，遇到IO請求，不阻塞，不讓CPU空閒，而是讓CPU去執行內存中的另外一個做業。這樣各個做業輪流執行，CPU等系統資源儘量的保持佔用。

（5） 分時系統。

　　這是一種多用戶系統，主要特色就是多用戶同時使用，每一個用戶都有本身的終端對計算機進行操做。分時系統採用了很是經典的時間片，即每一個用戶、每一個做業在一個時間片內，都依次運行，並只運行一個很短的時間，這樣看上去好像每一個用戶都獨佔了整個計算機同樣。分時系統主要用於查詢系統。

（6）實時系統。

　　實時系統能夠看做是一種面向內部的要求更高更精確的分時系統。不過這種「分時」不必定經過時間片來控制，也多是經過一個設定的截止時間來控制。系統內部是對多項實時任務的採集和控制。說白了，就是一種精確的多任務系統。

（7）微機操做系統。

　　這個就很簡單啦，分別有單用戶單任務操做系統（CP/M、MS-DOS等）、單用戶多任務操做系統（Windows9五、XP等）、多用戶多任務操做系統（UNIX OS等）。

 

3、操做系統的結構

（1）無結構OS（第一代）

　　這是最先期的操做系統，僅僅追求功能和實現，無需深究。

（2）模塊化結構的OS（第二代）

　　將OS劃分爲若干各自獨立的模塊，如進程管理模塊、存儲器管理模塊、文件管理模塊等，並將各模塊劃分爲各自的子模塊，這樣不斷細分，系統就有比較清晰的模塊化結構。不過因爲模塊化結構設計中，各個模塊的設計齊頭並進，沒有可靠的「決定順序」，這種設計又被稱爲「無序模塊法」。這一代OS在第一代的基礎上加上了模塊的劃分，便前進了一大步。

（3）分層式結構的OS（第三代）

　　自底向上的分層設計，最底層只面向硬件，功能單一而正確，此後每層看待下層都是透明的，功能不斷豐富、往高層不斷抽象，高層只依賴於它的底層。這也是面向對象思想的體現。這種結構與咱們熟知的網絡協議體系結構很是相似。這種結構在軟件設計上是很是常見的。簡單說就是按層劃分、不斷抽象，每層只操做下一層。 　　 　　

（4）微內核結構的OS（現代結構OS）

 　　微內核結構的OS將系統劃分爲兩大部分：微內核和多個系統服務器。微內核指的是足夠小的、能實現現代OS最基本功能的部分。它負責於硬件最基本的聯繫、與外層系統服務器通訊這兩大基本功能。外層系統服務器指的是操做系統內部的，將各類系統服務都抽象爲一種模塊化的服務器結構，用一個進程來表示，如文件服務器、進程服務器等。咱們都知道，服務器的本質就是對消息的請求和響應，這十分適用於當今系統所要求的分佈式處理。用一個足夠簡單和高效率的微內核來對各個服務器進行實際的處理，各個服務器是整體而言是模塊化的，而服務器自己是創建在分層次的OS上的，這種設計模式不但可靠，並且擴展性和性能都很是優越。這種設計實在是優雅。