1.7本章小结

1.7　本章小结

操作系统是裸机上的第一层软件，它由一系列程序模块组成，其最基本的功能是资源管理。它管理系统中所有的资源，包括处理机、内存、I/O设备和各数据等。它扩展了硬件的功能，为其他软件建立了良好的工作平台。

操作系统的形成和发展是与计算机硬件发展密切相关的。随着电子元器件的不断更新换代，操作系统的理论和技术也逐渐成熟和完善。最初的手工操作既费力又费机时，随着CPU的速度越来越快，它与机械的外设在速度上越来越不匹配，由此推动了成批处理系统的产生。以后出现了通道和中断机构，又推动了执行系统和多道程序系统的产生，再后来又相继出现了多道成批系统、分时系统、个人机系统、多处理器系统、网络系统和分布式系统。反过来，操作系统的发展对硬件也提出了更高的要求。分时系统之前的系统主要解决资源的合理利用问题，而分时系统出现后，着眼点在于为用户提供良好的工作环境，这大大推动了计算机的应用和普及。实时系统适应某些应用领域对实时处理和高可靠性等的专门要求。网络系统和分布式系统将分散的计算机资源进行统一管理，方便远程用户的网络通信和资源共享等，将计算机应用和信息处理技术推向更高的水平。

操作系统提供了大量的服务，在最底层是系统调用，它允许正在运行的程序直接得到操作系统的服务；在较高层，命令解释程序为用户提供请求服务的机制，而不必编写程序。这些命令可来自卡片（批处理）或直接来自终端（交互式或分时系统）。系统程序提供了满足用户请求的另一种机制。

根据请求的层次不同，其类型也不同，在系统调用层必须提供基本功能，如进程控制和文件、设备管理等。较高层的请求由命令解释程序或系统程序满足，它们被翻译成一系列系统调用，所以最终都是由系统调用实现的。系统服务可分成若干类型：程序控制、状态请求、I/O请求等，程序错误可看成是隐式的服务请求。

操作系统有自己的基本特征，这就是：并发、共享、虚拟、异步。在操作系统的统一调度、管理下，使各种实体充分并行，而且安全地共享资源，约束和协调彼此间的关系。

当程序顺序执行时，具有封闭性和可再现性，但为了提高计算机的速度和增强系统的处理能力，广泛采用多道程序设计技术，从而导致程序的并发执行和资源共享。这带来新的特性，即失去封闭性，程序与计算机活动失去一一对应，并使程序并发执行时产生了相互制约的关系。为了更好地描述程序的并发活动，引入了“进程”概念。

进程可以理解为“程序在并发环境中的一次执行过程”。它最基本的特性是并发性和动态性。进程的活动是利用状态反映的。一个进程至少应有三种状态，它们在一定条件下进行转化。实际上，只有真正占用CPU并正在执行的进程才是真正处理活动状态。每一个进程都有唯一的一个进程控制块（PCB），它是进程的唯一标志。由PCB和进程执行的程序与数据一起构成进程的映像，系统对进程的管理（如调度、通信等）就是利用PCB实现的。进程有族系关系。利用相应的系统调用可生成新进程，也可终止进程，进程用阻塞原语可主动把自己从运行态变为阻塞态，利用唤醒原语可把另外的阻塞态进程唤醒。进程在活动过程中会彼此发生作用，主要的关系是同步和互斥。简单来说，同步是协作关系，而互斥是竞争关系。