什么是操作系统？解释操作系统类型、功能和示例

作者： Nathaniel Brooks Nathaniel Brooks
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什么是操作系统？

操作系统 (OS) 是一种软件，它充当计算机硬件组件和用户之间的接口。每个计算机系统都必须至少有一个操作系统来运行其他程序。像浏览器、MS Office、记事本、游戏等应用程序，都需要一个环境来运行和执行其任务。

操作系统帮助您与计算机进行通信，而无需了解如何说计算机的语言。用户在没有操作系统的情况下，不可能使用任何计算机或移动设备。

Introduction to Operating System
操作系统简介

操作系统的历史

  • 操作系统最早于 20 世纪 50 年代末为管理磁带存储而开发
  • 通用汽车研究实验室在 20 世纪 50 年代初为其 IBM 701 计算机实现了第一个操作系统
  • 在 20 世纪 60 年代中期，操作系统开始使用磁盘
  • 在 20 世纪 60 年代末，Unix 操作系统的第一个版本被开发出来
  • 微软开发的第一个操作系统是 DOS。它是在 1981 年通过从西雅图一家公司购买 86-DOS 软件而建立的
  • 如今流行的操作系统 Windows 首次出现于 1985 年，当时创建了一个图形用户界面（GUI）并与 MS-DOS 配对。

操作系统示例及其市场份额

Operating System with Market Share
操作系统的市场份额

以下是各操作系统及其最新市场份额的示例

操作系统名称 份额
车窗 40.34
Android 37.95
iOS 15.44
Mac OS 4.34
Linux 0.95
Chrome OS 0.14
Windows Phone OS 0.06

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操作系统 (OS) 的类型

以下是流行的操作系统 (OS) 类型

  • 批处理操作系统
  • 多任务/分时操作系统
  • 多处理操作系统
  • 实时操作系统
  • 分布式操作系统
  • 网络操作系统
  • 移动操作系统

批处理操作系统

有些计算机处理过程非常冗长和耗时。为了加速同样的过程，将具有相似类型需求的作业批处理在一起，并作为一个组来运行。

批处理操作系统的用户从不直接与计算机交互。在这种类型的操作系统中，每个用户都在离线设备（如打孔卡）上准备好自己的作业，然后提交给计算机操作员。

多任务/分时操作系统

分时操作系统使位于不同终端（shell）的人们能够同时使用单个计算机系统。在多个用户之间共享的处理器时间（CPU）被称为分时。

实时操作系统

实时操作系统处理和响应输入的时间间隔非常短。例如：军事软件系统、航天软件系统都是实时操作系统的例子。

分布式操作系统

分布式系统使用位于不同机器上的许多处理器，为用户提供非常快速的计算。

网络操作系统

网络操作系统运行在服务器上。它提供了管理数据、用户、组、安全、应用程序和其他网络功能的能力。

移动操作系统

移动操作系统是专门为智能手机、平板电脑和可穿戴设备设计的操作系统。

一些最著名的移动操作系统是 Android 和 iOS，但其他还包括 BlackBerry、Web 和 watchOS。

操作系统的功能

一些典型的操作系统功能可能包括管理内存、文件、进程、I/O 系统和设备、安全等。

以下是操作系统的主要功能

Functions of Operating System

操作系统的功能

在一个操作系统软件中执行以下各项功能

  1. 进程管理：进程管理帮助操作系统创建和删除进程。它还为进程间的同步和通信提供机制。
  1. 内存管理： 内存管理模块执行为需要内存资源的程序分配和回收内存空间任务。
  1. 文件管理：它管理所有与文件相关的活动，如组织存储、检索、命名、共享和保护文件。
  1. 设备管理：设备管理跟踪所有设备。负责此任务的模块也称为 I/O 控制器。它还执行分配和回收设备的任务。
  1. I/O 系统管理： 任何操作系统的主要目标之一是向用户隐藏硬件设备的特殊性。
  1. 二级存储管理：系统有多个存储层次，包括主存储、二级存储和缓存存储。指令和数据必须存储在主存储或缓存中，以便正在运行的程序可以引用它。
  1. 安全：安全模块保护计算机系统的数据和信息免受恶意软件威胁和未授权访问。
  1. 命令解释：此模块负责解释用户给出的命令，并调用系统资源来处理这些命令。
  1. 网络： 分布式系统是一组不共享内存、硬件设备或时钟的处理器。这些处理器通过网络相互通信。
  1. 作业记账：跟踪不同作业和用户使用的时间和资源。
  1. 通信管理：为计算机系统的不同用户协调和分配编译器、解释器和其他软件资源。

操作系统 (OS) 的特性

以下是操作系统重要特性的列表

  • 保护模式和监管模式
  • 允许磁盘访问和文件系统、设备驱动程序、网络、安全
  • 程序执行
  • 内存管理、虚拟内存、多任务处理
  • 处理 I/O 操作
  • 文件系统的操作
  • 错误检测和处理
  • 资源分配
  • 信息和资源保护

Features of Operating System

操作系统的优点

  • 通过创建抽象层，允许您隐藏硬件的细节
  • 通过图形用户界面（GUI）易于使用
  • 提供一个用户可以执行程序/应用程序的环境
  • 操作系统必须确保计算机系统使用方便
  • 操作系统充当应用程序和硬件组件之间的中介
  • 它以便于使用的格式提供计算机系统资源
  • 充当系统所有硬件和软件之间的中介

操作系统的缺点

  • 如果操作系统出现任何问题，您可能会丢失存储在系统中的所有内容
  • 对于小型组织来说，操作系统的软件相当昂贵，这给他们增加了负担。例如 Windows
  • 它永远不是完全安全的，因为威胁随时可能发生

什么是操作系统中的内核？

内核是计算机操作系统的核心组件。内核执行的唯一工作是管理软件和硬件之间的通信。内核位于计算机的核心。它使硬件和软件之间的通信成为可能。内核是操作系统最内部的部分，而 shell 是最外部的部分。

Kernel in Operating System
内核简介

内核的特性

  • 进程的底层调度
  • 进程间通信
  • 进程同步
  • 上下文切换

内核的类型

存在多种类型的内核，但其中最流行的两种是

1. 宏内核（Monolithic）

宏内核是单个代码或程序块。它提供操作系统所需的所有服务。它是一种简单的设计，在硬件和软件之间创建了一个独特的通信层。

2. 微内核（Microkernels）

微内核管理所有系统资源。在这种类型的内核中，服务在不同的地址空间中实现。用户服务存储在用户地址空间中，内核服务存储在内核地址空间下。因此，它有助于减小内核和操作系统的大小。

固件和操作系统之间的区别

以下是固件和操作系统的主要区别

固件 操作系统
固件定义：固件是一种编程，嵌入在设备芯片中，用于控制该特定设备。 操作系统定义：操作系统提供了超出固件所提供功能之外的功能。
固件是由集成电路（IC）制造商等编码的程序，无法更改。 操作系统是用户可以安装并且可以更改的程序。
它存储在非易失性存储器中。 操作系统存储在硬盘驱动器上。

32位和64位操作系统之间的区别

以下是 32位和64位操作系统的主要区别

参数 32位 64位
架构和软件 允许同时处理32位数据 允许同时处理64位数据
兼容性 32位应用程序需要32位的操作系统和CPU。 64位应用程序需要64位的操作系统和CPU。
可用系统 所有版本的 Windows 8、Windows 7、Windows Vista 和 Windows XP、Linux 等。 Windows XP Professional、Vista、7、Mac OS X 和 Linux。
内存限制 32位系统限制为3.2 GB的RAM。 64位系统最多允许170亿GB的RAM。

摘要

  • 什么是操作系统（OS 定义）及其类型：操作系统是一种软件，它充当最终用户和计算机硬件之间的接口。计算机和其他设备中的不同操作系统类别有：批处理操作系统、多任务/分时操作系统、多处理操作系统、实时操作系统、分布式操作系统、网络操作系统和移动操作系统
  • 个人计算机操作系统最早于 20 世纪 50 年代末为管理磁带存储而开发
  • 解释操作系统的工作原理：操作系统作为用户和计算机之间的中介。它帮助用户与计算机通信，而无需了解如何说计算机的语言。
  • 内核是计算机操作系统的核心组件。内核执行的唯一工作是管理软件和硬件之间的通信
  • 两种最流行的内核是宏内核和微内核
  • 进程、设备、文件、I/O、二级存储、内存管理是操作系统的各种功能