操作系統基本概念

1.1 操作系統的基本概念

操作系統的出現、使用和發展是近四十餘年來計算機軟件的一個重大進步，它的出現為人們使用各種各樣的計算機奠定了重要基礎。

1.1.1 操作系統概念

計算機發展到今天，從個人機到巨型機，無一例外都配置一種或多種操作系統，操作系統已經成為現代計算機系統不可分割的重要組成部分，它為人們建立各種各樣的應用環境奠定了重要基礎。計算機系統包括硬件和軟件兩個組成部分。硬件是所有軟件運行的.物質基礎，軟件能充分發揮硬件潛能和擴充硬件功能，完成各種系統及應用任務，兩者互相促進、相輔相成、缺一不可。圖1-1給出了一個計算機系統的軟、硬件層次結構。

硬件層提供了基本的可計算性資源，包括處理器、寄存器、存儲器，以及各種I/O設施和設備，是操作系統和上層軟件賴以工作的基礎。操作系統層通常是最靠近硬件的軟件層，對計算機硬件作首次擴充和改造，主要完成資源的調度和分配、信息的存取和保護、併發活動的協調和控制等許多工作。操作系統是上層其他軟件運行的基礎，為編譯程序和數據庫管理系統等系統程序的設計者提供了有力支撐。系統程序層的工作基礎建立在操作系統改造和擴充過的機器上，利用操作系統提供的擴展指令集，可以較為容易地實現各種各樣的語言處理程序、數據庫管理系統和其他系統程序。此外，還提供種類繁多的實用程序，如連接裝配程序、庫管理程序、診斷排錯程序、分類/合併程序等供用户使用。應用程序層解決用户特定的或不同應用需要的問題，應用程序開發者藉助於程序設計語言來表達應用問題，開發各種應用程序，既快捷又方便。而最終用户則通過應用程序與計算機系統交互來解決他的應用問題。

計算機系統由硬件、軟件和數據組成。在計算機系統的運行中，操作系統提供了利用這些資源的合理途徑。操作系統與政府十分相似。像一個政府，其本身並不能做什麼。操作系統僅僅提供了一個環境，其他程序可以在此做有用的工作。我們可以從兩個視角來研究操作系統：資源視角和用户視角。

從資源管理的角度來看，操作系統是計算機系統中的資源管理器，負責對系統的硬、軟件資源實施有效的控制和管理，提高系統資源的利用率。

從方便用户使用的角度看，操作系統是一台虛擬機，是對計算機硬件的首次擴充，隱藏了硬件操作細節，使用户與硬件細節隔離，從而方便用户使用。

儘管操作系統尚未有一個嚴格的定義，但一般認為：

操作系統是控制和管理計算機軟、硬件資源，以儘量合理有效的方法組織多個用户共享多種資源的程序集合。