python全棧 day03 作業系統

標籤：基礎   超級   獨立   任務   使用   系統   硬碟   安裝   機械   

一、作業系統

    為了實現實現功能，提高效率，充分高效的管理並加以最佳化使用電腦硬體，方便使用者使用，電腦就在其硬體的基礎上安裝了一層軟體，及作業系統。作業系統的任務就是又好又快，方便快捷的管理所有裝置。

    作業系統將繁瑣的，所有用來操作硬體的調用程式操作起來，並加以最佳化使用硬體這種極其繁瑣的工作，徹底的解放了使用者，提高了工作效率，使用者就能通過編寫使用作業系統來實現間接調用硬體工作的軟體，就不用再去考慮把所有硬體操作細節都兼顧到，高效快捷的實現功能。同時作業系統是由硬體保護的，不可由使用者更改的，穩定性強的，大型軟體。

二、作業系統的位置

    作業系統位於電腦硬體和應用軟體之間，其實質上也是一個軟體。作業系統由系統核心（運行於核心態，用以管理硬體資源）和系統調用（運行於使用者態，為應用程式調用硬體所提供的系統調用介面）兩部分組成。

 

三、作業系統的功能

    作業系統有兩大功能，

    其一、簡化並美化了調用硬體的功能，作業系統通過硬體驅動程式為應用程式調用硬體提供了相對應的系統調用介面，開發人員在開發應用程式的時候，就不用在考慮硬體細節問題，直接調用相對應的介面，在作業系統上運行，方便高效。

    其二、就是將無序的競爭操作要求管理的有序化分配。多應用多線程同時運行在一個作業系統上時，這些應用或是線程可能都同時需要是應某一種硬體資源，為解決應用之間競爭導致處理結果紊亂的問題，作業系統就會將這些混亂的操作有序化，多工，有序的完成命令。

四、作業系統發展史

1、第一代電腦（1940-1955）：真空管和穿孔卡片

    第一代電腦，完全是為了想用機械代替人力而所設計，它沒有作業系統的概念，所有的程式都需要用純粹的機械語言來編寫。同時處理常式和運算CPU是一個一個來執行的。

    使用這種電腦需要預約使用時間，在其使用過程中其他人就需要排隊等候，雖然是資源獨享，出現問題可以及時解決，但是背後有無數人在為其能正常使用這個電腦做著維護的工作。時間利用也是一個待商榷的問題，有人操作快，有人操作慢，再者有的需要測試一個程式而有的卻需要測試多個程式。導致時間不均。

2、第二代電腦（1955-1965）：晶體管和批處理系統

    為了減少用時，實現批處理而設計的第二代電腦，直接被所在機房，有了自己的批處理作業系統，同時操作人員和維護人員有了明確的分工，但是要實現功能還需要人機合作。

    這種電腦是將收集上來的資料攢成一大波輸入資料，讓電腦做順序運算，批處理，然後再將結果攢成一大波資料輸出。這種設計不僅導致程式員不能獨享電腦的資源，還存在不能及時的處理bug的問題。影響了效率。

第三代電腦（1965-1980）：整合電路晶片和多道程式設計

    在第二代電腦的基礎上加入了多道技術的設計，省卻了中間人的操作，將電腦處理資料和輸出資料的功能連在一起。多道技術利用多工方式解決多個程式在一個共用資源上的有序調度問題。資源是現在時間和空間上的多工。雖然也是批處理的模型，但是這種電腦提供了快速的互動模式，可以讓使用者認為其用的是獨享的資源。

    第三代電腦在採用了必須的硬體保護程式（程式之間的記憶體，硬碟隔離）之後，使用者資料之間不會滲透泄漏，才廣泛流行。

第四代電腦（1980-至今）：個人電腦

    有硬體支援，有作業系統，有在作業系統上可以啟動並執行應用程式組成的超級電腦。

五、多道技術

    多道技術是指利用時間複用和空間複用，處理多個使用者間來自多個程式發起的多個共用資源的請求。

    時間複用：指的是多個程式在同一硬體運行時，作業系統分配第一個程式來使用，當處理完或是遇到阻塞時，跳轉切換到另一程式，這樣依次執行。應用在該硬體上使用多長時間是由作業系統來決定。

    空間複用：指的是多個應用程式使用同一個大資源時，系統都會為其中的每一個程式分配一個獨立隔離的小資源，多個程式資源同時存在，調用時以節省操作時間，提高效率。例如：一塊硬碟會為多個使用者指派不同的儲存應用空間，且這些使用者之間隔離互補訪問。

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