操作系统基础知识

#灵感# 记录下基础知识，有时候乱花渐欲迷人眼，以为自己都掌握了，后来发现基础并不稳固。 

目录

概述

1. 操作系统的作用

2. 功能：

3. 特征：

4. 系统安全：

概述

操作系统（Operating System, OS）是计算机系统中必不可少的核心系统软件，其他软件是建立在操作系统的基础上，并在操作系统的统一管理和支持下运行。（如编辑程序、汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件，以及大量的应用软件）

操作系统是用户与计算机之间的接口，用户可以通过操作系统提供的功能访问计算机系统中的软硬件资源。

1. 操作系统的作用

操作系统有效地组织和管理系统中的各种软、硬件资源，合理地组织计算机系统工作流程，控制程序的执行，并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口（人机界面）。

2. 功能：

操作系统的功能可分为五大部分：进程管理、文件管理、存储管理、设备管理和作业管理。

（1）进程管理。实质上是对处理机的执行“时间”进行管理，采用多道程序等技术将 CPU的时间合理地分配给每个任务。主要包括进程控制、进程同步、进程通信和进程调度。

（2）文件管理。主要包括文件存储空间管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。

【操作系统中的文件系统专门负责管理外存储器上的信息，使用户可以“按名”高效、快速和方便地存储信息。

一个源程序、一个目标程序、一批待加工的数据、各种文档等都可以各自组成一个文件。
文件包括文件体和文件说明。文件体是文件真实的内容；文件说明是操作系统为了管理文件所使用的信息，主要包括文件名、文件内部标识、文件的类型，文件存储地址、文件的长度、访问权限、建立时间和访问时间等内容。

文件是一种抽象机制，它隐藏了硬件和实现细节，使用户不必了解信息存储的方法、位置以及存储设备的实际操作方式。操作系统根据文件名对文件进行控制和管理。在不同的操作系统中，文件的命名规则有所不同

文件系统：

文件系统是操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合，专门负责管理和存取文件信息的软件机构。包括如下功能。

• （1）按名存取，即用户可以“按名存取”，而不是“按地址存取”。
• （2）统一的用户接口，即在不同设备上提供同样的接口，方便用户操作和编程。
• （3）并发访问和控制，即在多道程序系统中支持对文件的并发访问和控制。
• （4）安全性控制，即在多用户系统中的不同用户对同一文件可有不同的访问权限。
• （5）优化性能，即采用相关技术提高系统对文件的存储效率、检索和读写性能。
• （6）差错恢复，即能够验证文件的正确性，并具有一定的差错恢复能力。

  -----此图并不是文件系统

文件系统将用户的逻辑文件按一定的组织方式转换成物理文件存入存储器，由文件系统为每个文件与其在磁盘上的存放位置建立起对应关系。当用户使用文件时，文件系统通过用户给出的文件名，查出对应文件的存放位置，读出文件的内容。】

（3）存储管理。是对主存储器“空间”进行管理，主要包括存储分配与回收、存储保护，地址映射（变换）和主存扩充。

（4）设备管理。实质是对硬件设备的管理，包括对输入输出设备的分配、启动、完成和 回收。

【设备是计算机系统与外界交互的工具，负责计算机与外部的输入输出工作。

设备管理不但要管理实际 I/O操作的设备还要管理诸如设备控制器、DMA 控制器、中断控制器和I/O处理机（通道）等支持设备。设备管理细节包括各种设备分配、缓冲区管理和实际物理 I/O 设备操作，通过管理达到提高设备利用率和方便用户的目的。-------重点是共享磁盘调度
--设备管理器不是I/O系统
在计算机系统中，将负责管理设备和输入输出的机构称为输入输出系统（IO系统），IO系统由设备、控制器、通道、总线和输入输出软件组成。】

（5）作业管理。包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制等。

【作业是系统为完成一个用户的计算任务（或一次事务处理）所做的工作总和】

操作系统提供系统命令级的接口，供用户组织和控制自己的作业运行。操作系统还提供编程一级接口，供用户程序和系统程序调用操作系统功能。

3. 特征：

操作系统的4个特征是并发性、共享性、虚拟性和不确定性。

4. 系统安全：

随着计算机应用范围扩大，在所有稍具规模的系统中，都从多个级别上来保证系统的安全性。一般可从4个级别：系统级、用户级、目录级和文件级上对文件进行安全性管理。
（1）系统级。系统级安全管理的主要任务是不允许末经核准的用户进入系统，从而也防止了他人非法使用系统中的各类资源（包括文件）。系统级管理的主要措施有注册和登录。
（2）用户级。用户级安全管理是通过对所有用户分类和对指定用户分配访问权。不同的用户对不同文件设置不同的存取权限来实现。例如，在 UNIX 系统中将用户分为文件主、组用户和其他用户。有的系统将用户分为超级用户、系统操作员和一般用户。
（3）目录级。目录级安全管理是为了保护系统中各种目录而设计的，它与用户权限无关。为保证目录的安全，规定只有系统核心才具有写目录的权利。
（4）文件级。文件级安全管理是通过系统管理员或文件主对文件属性的设置来控制用户对文件的访问。通常可设置只执行、隐含、只读、读/写、共享和系统等属性。用户对文件的访问，将由用户访问权、目录访问权限及文件属性三者的权限所确定。或者说是有效权限和文件属性的交集。例如，对于只读文件，尽管用户的有效权限是读写，但都不能对只读文件进行修改、更名和删除。对于一个非共享文件，将禁止在同一时间内由多个用户对它们进行访问。