现代操作系统：目标、功能与分时系统详解

在《汤小丹操作系统第三版》第一章中，主要讨论了计算机操作系统的核心概念和设计目标。设计现代操作系统的四大主要目标包括方便性（User-Friendliness）、有效性（Efficiency）、可扩充性（Scalability）以及开放性（Openness）。操作系统作为用户与硬件的桥梁，其作用表现在三个方面： 1. **用户与硬件接口**：操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，使得用户能够通过抽象的命令与硬件交互，无需了解底层硬件细节。 2. **资源管理者**：操作系统负责管理和调度计算机系统的所有资源，如内存、CPU、I/O设备等，确保它们的有效利用。 3. **资源抽象**：操作系统隐藏了硬件的复杂性，为用户提供统一的抽象视图，使程序开发者可以专注于软件层面的编程，而不必关心硬件具体实现。 章节的重点在于实现分时系统的难点和解决方案。分时系统的关键在于提供交互性，即快速响应用户的输入。为解决这一问题，系统需配备多路卡来接收来自多个终端的输入，并为每个终端设置缓冲区；所有用户作业进入内存，分配时间片确保每个作业有机会执行，从而保证交互性。 比较分时系统和实时系统，分时系统强调的是交互性和实用性，用户可以随时与系统交互，而实时系统更注重任务的准时完成，对及时性和可靠性有更高要求。实时系统的及时性基于严格的截止时间，而分时系统则依据人类可接受的等待时间。 操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和异步性，其中并发性和共享性是最基本的特性。并发性允许多个程序或进程在同一时间内运行，而共享性则意味着多个进程可以同时访问同一资源。异步性源于多道程序环境下，由于资源限制，进程的执行非线性，进程执行顺序不可预知。 在进程管理中，涉及到进程间的依赖关系，例如前趋图（Precedence Graph），这可以帮助理解进程执行的顺序。前趋图描绘了程序指令之间的依赖关系，例如S1语句修改变量x，可能会对后续语句a的影响，这是分析和调度进程的重要工具。 操作系统的设计和实现不仅关注用户交互体验，还要考虑系统效率和资源的有效管理，同时处理好并发、共享和异步这些核心概念，以满足不同类型的系统需求。