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