操作系统知识概览
操作系统（Operating System）是计算机系统中的核心软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供用户和应用程序与硬件之间的接口。
操作系统的来源
操作系统的来源可以追溯到早期计算机系统的发展过程中。下面是操作系统来源的一些关键点：
早期计算机系统：在早期的计算机系统中，没有像现代操作系统那样的软件层来管理和控制计算机的硬件资源。计算机操作是通过物理接线和开关操作完成的。每个任务都需要手动设置硬件并编写相应的程序来完成特定的操作。
批处理系统：随着计算机的发展，批处理操作系统逐渐出现。批处理系统可以自动化执行一系列作业，并在作业完成后将控制权转移到下一个作业。这种系统允许操作员将多个作业组成一个批处理，然后提交给计算机系统一次性处理。这样可以提高计算机的利用率，但仍然缺乏交互性。
分时系统：在分时系统出现之前，计算机是按照批处理方式运行的，用户需要将作业提交到计算机中，并等待计算机完成处理后才能获取结果。分时系统的出现改变了这种情况，它允许多个用户同时通过终端与计算机进行交互。每个用户都可以在终端上输入命令，并立即得到计算机的响应。这种交互式的方式使得计算机的使用更加灵活和高效。
多道程序设计：为了进一步提高计算机的利用率，引入了多道程序设计的概念。多道程序设计允许多个程序同时存在于内存中，并通过操作系统的调度机制来共享计算机的处理时间。操作系统负责根据一定的调度算法，在不同的程序之间进行切换，以实现多个程序的并发执行。
操作系统的演化：随着计算机系统的不断发展，操作系统也在不断演化和发展。操作系统的功能和性能得到了不断扩展和改进，引入了各种管理和调度算法、文件系统、网络支持等功能。同时，不同的计算机架构和应用领域也催生了各种不同类型的操作系统，如实时操作系统、嵌入式操作系统等。
操作系统的相关知识点
- 功能：操作系统具有以下主要功能：
- 进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程，并管理进程间的通信和同步。
- 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，为进程分配内存空间，并进行内存的分页、分段和虚拟内存管理。
- 文件系统管理：操作系统提供文件和目录的管理，包括文件的创建、读取、写入和删除等操作。
- 设备管理：操作系统管理计算机的输入输出设备，包括设备的驱动程序和设备的分配、控制和调度等。
- 用户界面：操作系统提供与计算机系统交互的用户界面，可以是命令行界面或图形用户界面。
- 类型：常见的操作系统类型包括：
- 批处理操作系统：早期的操作系统，用于处理批量作业，没有交互界面。
- 分时操作系统：支持多用户同时访问，实现了时间片轮转调度和交互式用户界面。
- 实时操作系统：用于对时间要求严格的实时应用，如工业控制系统和航空航天系统。
- 网络操作系统：用于网络设备（如路由器、交换机）的操作和管理。
- 分布式操作系统：用于分布式计算环境，协调多个计算机节点之间的任务分配和通信。
- 嵌入式操作系统：用于嵌入式系统，如智能手机、汽车电子系统等。
- 常见操作系统：
- Windows：由微软公司开发的操作系统，广泛用于个人电脑和服务器。
- macOS：由苹果公司开发的操作系统，运行在苹果的Mac电脑上。
- Linux：一种开源的操作系统内核，有多个发行版，如Ubuntu、Fedora、CentOS等。
- Android：基于Linux内核的移动设备操作系统，主要用于智能手机和平板电脑。
- iOS：由苹果公司开发的移动设备操作系统，运行在iPhone和iPad等设备上。
- 进程管理：
- 进程：正在执行的程序的实例，具有独立的内存空间和执行状态。
- 进程调度：操作系统决定哪个进程在特定时间执行，并分配CPU时间片给进程。
- 进程同步：操作系统提供机制来协调多个进程之间的操作和资源访问，如互斥锁、信号量等。
- 进程通信：进程之间通过共享内存、消息传递等方式进行通信和数据交换。
- 内存管理：
- 物理内存：计算机实际的内存硬件。
- 虚拟内存：操作系统将物理内存抽象为更大的虚拟内存空间，允许进程访问超出物理内存限制的数据。
- 内存分页：将物理内存和虚拟内存划分为固定大小的页，实现了对内存的分配和交换。
- 内存分段：将进程的地址空间划分为逻辑段，每个段具有不同的权限和属性。
- 内存管理单元（MMU）：硬件组件，负责虚拟地址到物理地址的转换。
操作系统在计算机系统中发展着重要的作用。它管理和优化计算机资源的分配，提供了一个稳定和可靠的环境，使得用户和应用程序可以方便地与计算机进行交互和操作。