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为了使计算机系统中所有软硬件资源协调一致，有条不紊地工作，就必须有一套软件来进行统一的管理和调度，这种软件就是操作系统。操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行、改善人机界面、合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。计算机系统不能缺少操作系统，正如人不能没有大脑一样，而且操作系统的性能在很大程度上直接决定了整个计算机系统的性能。操作系统直接运行在裸机上，是对计算机硬件系统的第一次扩充。在操作系统的支持下，计算机才能运行其他的软件。从用户的角度看，操作系统加上计算机硬件系统形成一台虚拟机（通常广义上的计算机），它为用户构成了一个方便、高效、友好的使用环境。因此可以说，操作系统不但是计算机硬件与其他软件的接口，而且也是用户和计算机的接口。
操作系统作为计算机系统的管理者，它的主要功能是对系统所有的软硬件资源进行合理而有效的管理和调度，提高计算机系统的整体性能。一般而言，引入操作系统有两个目的：第一，从用户角度来看，操作系统将裸机改造成一台功能更强、服务质量更高、用户使用起来更加灵活方便、更加安全可靠的虚拟机，使用户无须了解更多有关硬件和软件的细节就能使用计算机，从而提高用户的工作效率；第二，为了合理地使用系统包含的各种软硬件资源，提高整个系统的使用效率。具体地说，操作系统具有处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理等功能。
操作系统的基本功能
处理器管理也称进程管理。进程是一个动态的过程，是执行起来的程序，是系统进行资源调度和分配的独立单位。
进程在其生存周期内，由于受资源制约，其执行过程是间断的，因此进程状态也是不断变化的。一般来说，进程有3种基本状态。
① 就绪状态。进程已经获取了除CPU之外所必需的一切资源，一旦分配到CPU，就可以立即执行。
② 运行状态。进程获得了CPU及其他一切所需的资源，正在运行。
③ 等待状态。由于某种资源得不到满足，进程运行受阻，处于暂停状态，等待分配到所需资源后，再投入运行。
操作系统对进程的管理主要体现在调度和管理进程从“创生”到“消亡”整个生存周期过程中的所有活动，包括创建进程、转变进程的状态、执行进程和撤消进程等操作。
存储器是计算机系统中存放各种信息的主要场所，因而是系统的关键资源之一，能否合理、有效地使用这种资源，在很大程度上影响到整个计算机系统的性能。操作系统的存储管理主要是对内存的管理。除了为各个作业及进程分配互不发生冲突的内存空间、保护放在内存中的程序和数据不被破坏外，还要组织最大限度的共享内存空间，甚至将内存和外存结合起来，为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟存储空间。
外部设备是计算机系统中完成和人及其他系统间进行信息交流的重要资源，也是系统中最具多样性和变化性的部分。设备管理是负责对接入本计算机系统的所有外部设备进行管理，主要功能有设备分配、设备驱动、缓冲管理、数据传输控制、中断控制、故障处理等。常采用缓冲、中断、通道和虚拟设备等技术尽可能地使外部设备和主机并行工作，解决快速CPU与慢速外部设备的矛盾，使用户不必去涉及具体设备的物理特性和具体控制命令就能方便、灵活地使用这些设备。
计算机中存放着成千上万个文件，这些文件保存在外存中，但其处理却是在内存中进行的。对文件的组织管理和操作都是由被称之为文件系统的软件来完成的。文件系统由文件、管理文件的软件和相应的数据结构组成。文件管理支持文件的建立、存储、检索、调用和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护等问题，并提供方便的用户使用界面，使用户能实现对文件的按名存取，而不必关心文件在磁盘上的存放细节。
我们将一次算题过程中或一个事务处理过程中要求计算机系统所完成的工作的集合，包括要执行的全部程序模块和需要处理的全部数据，称为一个作业（Job）。作业管理是为处理器管理做准备的，包括对作业的组织、调度和运行控制。
作业有3个状态：当作业被输入到系统的后备存储器中，并建立了作业控制模块（Job Control Block ,JCB）时，即称其处于后备态；作业被作业调度程序选中并为它分配了必要的资源，建立了一组相应的进程时，则称其处于运行态；作业正常完成或因程序出错等而被终止运行时，则称其进入完成态。
经过了50多年的迅速发展，操作系统多种多样，功能也相差很大，已经发展到能够适应各种不同的应用环境和各种不同的硬件配置。操作系统按不同的分类标准可分为不同类型的操作系统，如图2.1所示。
图2.1 操作系统的分类示意图
（1）命令行界面操作系统。在命令行界面操作系统中，用户只能在命令提示符后（如C:\>）输入命令才能操作计算机。其界面不友好，用户需要记忆各种命令，否则无法使用系统，如 MS DOS、Novell等系统。
（2）图形界面操作系统。图形界面操作系统交互性好，用户不须记忆命令，可根据界面的提示进行操作，简单易学，如Windows系统。
（1）单用户操作系统。单用户操作系统只允许一个用户使用操作系统，该用户独占计算机系统的全部软硬件资源。目前在微型计算机上使用的MS-DOS、Windows 3.x和OS/2等属于单用户操作系统。单用户操作系统可分为单任务操作系统和多任务操作系统。其区别是一台计算机能否同时执行两项以上（含两项）的任务，比如在数据统计的同时能否播放音乐等。
（2）多用户操作系统。多用户操作系统是在一台主机上连接有若干台终端，能够支持多个用户同时通过这些终端机使用该主机进行工作。根据各用户占用该主机资源的方式，多用户操作系统又分为分时操作系统和实时操作系统。典型的多用户操作系统有UNIX、Linux和VAX-VMS等。
（1）单任务操作系统。单任务操作系统的主要特征是系统每次只能执行一个程序。例如，打印机在打印时，微机就不能再进行其他工作了，如DOS操作系统。
（2）多任务操作系统。多任务操作系统允许同时运行两个以上的程序，比如在打印时可以同时执行另一个程序，如Windows NT、Windows 2000/XP、Windows Vista/7、UNIX等系统。
（1）批处理操作系统。将若干作业按一定的顺序统一交给计算机系统，由计算机自动地、顺序完成这些作业，这样的系统称为批处理系统。批处理系统的主要特点是用户脱机使用计算机和成批处理，从而大大提高了系统资源的利用率和系统的吞吐量，如MVX、DOS/VSE、AOS/V等操作系统。
（2）分时操作系统。分时操作系统是一台主机带有若干台终端，CPU按照预先分配给各个终端的时间片，轮流为各个终端服务，即各个用户分时共享计算机系统的资源。它是一种多用户系统，其特点是具有交互性、即时性、同时性和独占性，如UNIX、XENIX等操作系统。
（3）实时操作系统。实时操作系统是对来自外界的信息在规定的时间内即时响应并进行处理的系统。它的两大特点是响应的即时性和系统的高可靠性，如IRMX、VRTX等操作系统。
（1）网络操作系统。网络操作系统是用来管理连接在计算机网络上的多个独立的计算机系统（包括微机、无盘工作站、大型机和中小型机系统等），使它们在各自原来操作系统的基础上实现相互之间的数据交换、资源共享、相互操作等网络管理和网络应用的操作系统。连接在网络上的计算机被称为网络工作站，简称工作站。工作站和终端的区别是前者具有自己的操作系统和数据处理能力，后者要通过主机实现运算操作，如Netware、Windows NT、OS/2操作系统。
（2）分布式操作系统。分布式操作系统也是通过通信网络将物理上分布存在的、具有独立运算功能的数据处理系统或计算机系统连接起来，实现信息交换、资源共享和协作完成任务的系统。分布式操作系统管理系统中的全部资源，为用户提供一个统一的界面，强调分布式计算和处理，更强调系统的坚强性、重构性、容错性、可靠性和快速性。从物理连接上看它与网络系统十分相似，它与一般网络系统的主要区别表现在：当操作人员向系统发出命令后能迅速得到处理结果，但操作人员并不知道运算处理是在系统中的哪台计算机上完成的，如Amoeba操作系统。
（3）多媒体操作系统。多媒体计算机是近几年发展起来的集文字、图形、声音、活动图像于一身的计算机。多媒体操作系统对上述各种信息和资源进行管理，包括数据压缩、声像同步、文件格式管理、设备管理和提供用户接口等。