操作系统基础：管理和协调计算机资源

"操作系统第一章(1)习题PPT课件.ppt" 操作系统是计算机科学中的核心组成部分，它是一组管理计算机系统资源、控制硬件和软件执行的程序集合。本课件主要涵盖了操作系统的基本概念、功能及其在多道程序设计环境下的作用。 首先，操作系统从多个角度被定义。科普角度看，它是计算机的管理和指挥机构；从功能角度看，它是一个资源管理系统，负责资源的分配、控制、调度和回收；从软件角度看，操作系统是一个大型系统软件，包含程序和数据集合；管理者角度看，它是计算机工作流程的组织者；最后，从用户角度看，操作系统为用户提供了一个友好的交互界面，提高了服务质量和使用便利性。 其次，尽管操作系统的主要任务之一是控制硬件，但仅仅将它定义为“控制硬件的软件”并不全面，因为它还要管理软件资源，组织工作流程，并为用户提供服务。因此，这种说法没有完全反映出操作系统的广泛职责。 在多道程序环境下，硬件的支持主要包括存储保护机制，确保程序运行时不相互干扰；地址转换机构，允许不同程序使用独立的内存空间；以及中断机构，使得系统能够响应来自不同源的请求。多道程序系统的特征在于内存中有多个程序同时存在，宏观上看表现为并行，但在微观层面上则是串行执行。 多道程序设计技术的引入带来了显著的好处，如提高了硬件利用率和系统整体的吞吐量。然而，这也带来了新的挑战，例如需要解决处理机管理（如何分配CPU时间），内存管理（如何有效地分配和回收内存），设备管理（如何高效地使用I/O设备），文件管理（存储和检索文件）以及作业管理（提交、执行和完成用户的请求）。这些管理功能的实现依赖于中断和通道技术，中断使得操作系统能及时响应各种事件，而通道技术则允许I/O操作与CPU处理并发进行，从而使得多道程序的概念真正得以实施并发挥其效益。 操作系统是计算机系统的核心，它通过多道程序设计等技术，优化了资源使用，提高了系统效率，并提供了用户友好的交互环境。理解操作系统的概念和工作原理对于计算机科学的学习至关重要。