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第一讲 操作系统概述
第二节 什么是操作系统
向勇 陈渝 李国良 任炬
2025年秋季
问题
- 什么是操作系统？
- 操作系统与其他软件的区别是什么？
- 操作系统技术有什么特征？
- 操作系统与其他软件的区别是什么？
操作系统定义
没有公认的精确定义
操作系统是管理硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。[计算机百科全书]
承上启下的操作系统
操作系统是一个资源管理程序
- 应用与硬件之间的中间层
- 管理各种软硬件资源
- 访问软硬件资源的服务
- 解决访问冲突, 确保公平使用
操作系统是一个控制程序
- 一个系统软件
- 执行程序, 给程序提供服务
- 控制程序执行过程, 防止错误
- 方便用户使用计算机系统
操作系统中的软件分类
- Shell – 命令行接口
- GUI – 图形用户接口
- Kernel – 操作系统的内部
uCore/rCore 教学操作系统内核
操作系统内核的抽象
操作系统内核的抽象
操作系统内核的特征
- 并发：计算机系统中同时存在多个运行程序
- 共享：程序间“同时”访问互斥共享各种资源
- 虚拟：每个程序” 独占” 一台完整的计算机
- 异步：服务的完成时间不确定，也可能失败
你对操作系统内核的理解
用户/应用对操作系统的需求？
- 高效 -- 易用 ?
- 强大的操作系统服务 -- 简单的接口 ?
- 灵活性 -- 安全性 ?
为什么要学习这门课程
- 可以了解计算机机壳后面的软硬件运行原理
- 可以学习软硬件基础架构和原理
- 深入了解程序运行的机理
- 可以发现和修复难对付的bug
操作系统设计理念
- 抽象：屏蔽硬件复杂性，提供统一接口。
- 资源管理：高效分配和调度有限资源。
- 隔离与保护：避免进程间干扰，保护系统安全。
- 并发与并行：支持多任务共享资源或并行运行。
- 透明性：隐藏底层复杂性，为用户提供一致体验。
- 可移植性：适应不同硬件平台，扩展应用场景。
- 简单性与模块化：降低复杂性，提高维护效率。
小结
- 操作系统是管理资源和提供服务的底层软件
- 操作系统与应用软件的区别
- 应用软件开发和运行所依赖的基础需要操作系统提供
- 操作系统为应用软件提供运行环境和服务
- 操作系统技术特征
- 并发、共享、虚拟、异步