操作系统概述

1 计算机系统

一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是组成一台计算机的各个物理器件，如CPU、内存、I/O设备等，软件则包括系统软件和应用软件。

软件的静态形式是存储在存储器件中的程序、数据和文档信息（本质都是二进制数字），动态形式则是运行于CPU和内存中的指令流。

在计算机系统中，硬件与软件相互依赖，硬件提供了执行计算的能力和平台，软件控制和使用硬件来完成特定的计算任务。

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操作系统是应用程序和硬件设备之间的接口，对下它负责管理和控制所有的硬件资源，对上它为用户屏蔽了硬件的具体细节，提供了良好的开发环境。

操作系统本质上就是一个软件程序，这个程序的功能是管理软/硬件资源，为其他用户程序提供服务。

（1）进程管理

进程是程序在CPU中的动态表现。进程管理则是操作系统最核心的功能，它负责创建、调度、同步、通信和终止各个进程。操作系统通过进程管理确保多个程序可以有效且协调的共享处理器资源，从而最大限度地发挥CPU的功效。

（2）存储管理

存储指的是计算机的内存（RAM），在程序运行时，它们需要有一定的内存空间来存放程序代码和数据。存储管理则负责合理的分配和管理有限的内存，为每个进程分配、回收、共享和保护内存，防止不同进程间的内存空间冲突。

（3）设备管理

设备是实现计算机功能扩展的外部器件，也称为I/O设备，常见设备有终端设备（如键盘、鼠标、显示器）、存储设备（如硬盘）、通信设备（如网卡）等。设备管理的功能是有效地管理连接到计算机上的各个设备，充分发挥设备的功能，并隐藏设备的具体细节，为用户提供抽象的I/O操作。

（4）文件管理

在计算机系统中，程序和数据都是以文件的形式存储在外存（ROM）中的。文件管理的任务就是有效地组织、管理和存储文件，方便用户检索和使用文件，并对文件实施共享、保密和保护措施。

（5）用户接口

用户接口是操作系统为用户提供的、封装后的、用来操作计算机系统的接口。操作系统通常提供有3类用户接口，即命令接口（CLI）、图形接口（GUI）以及程序接口（API），前两者是供用户在终端上使用的操作接口，后者是供程序员在编写程序时调用的接口。

（1）内核（Kernel）：运行程序和管理基本硬件设备的核心程序。

（2）Shell：系统的命令行用户界面，负责接收、解释和执行用户输入的命令。

（3）文件系统：按一定的组织结构存放在磁盘上的文件集合。

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