作業系統基本概念

1.1 作業系統的基本概念

操作系統的出現、使用和發展是近四十餘年來計算機軟體的一個重大進步，它的出現為人們使用各種各樣的計算機奠定了重要基礎。

1.1.1 作業系統概念

計算機發展到今天，從個人機到巨型機，無一例外都配置一種或多種作業系統，作業系統已經成為現代計算機系統不可分割的重要組成部分，它為人們建立各種各樣的應用環境奠定了重要基礎。計算機系統包括硬體和軟體兩個組成部分。硬體是所有軟體執行的.物質基礎，軟體能充分發揮硬體潛能和擴充硬體功能，完成各種系統及應用任務，兩者互相促進、相輔相成、缺一不可。圖1-1給出了一個計算機系統的軟、硬體層次結構。

硬體層提供了基本的可計算性資源，包括處理器、暫存器、儲存器，以及各種I/O設施和裝置，是作業系統和上層軟體賴以工作的基礎。作業系統層通常是最靠近硬體的軟體層，對計算機硬體作首次擴充和改造，主要完成資源的排程和分配、資訊的存取和保護、併發活動的協調和控制等許多工作。作業系統是上層其他軟體執行的基礎，為編譯程式和資料庫管理系統等系統程式的設計者提供了有力支撐。系統程式層的工作基礎建立在作業系統改造和擴充過的機器上，利用作業系統提供的擴充套件指令集，可以較為容易地實現各種各樣的語言處理程式、資料庫管理系統和其他系統程式。此外，還提供種類繁多的實用程式，如連線裝配程式、庫管理程式、診斷排錯程式、分類/合併程式等供使用者使用。應用程式層解決使用者特定的或不同應用需要的問題，應用程式開發者藉助於程式設計語言來表達應用問題，開發各種應用程式，既快捷又方便。而終端使用者則通過應用程式與計算機系統互動來解決他的應用問題。

計算機系統由硬體、軟體和資料組成。在計算機系統的執行中，作業系統提供了利用這些資源的合理途徑。作業系統與政府十分相似。像一個政府，其本身並不能做什麼。作業系統僅僅提供了一個環境，其他程式可以在此做有用的工作。我們可以從兩個視角來研究作業系統：資源視角和使用者視角。

從資源管理的角度來看，作業系統是計算機系統中的資源管理器，負責對系統的硬、軟體資源實施有效的控制和管理，提高系統資源的利用率。

從方便使用者使用的角度看，作業系統是一臺虛擬機器，是對計算機硬體的首次擴充，隱藏了硬體操作細節，使使用者與硬體細節隔離，從而方便使用者使用。

儘管作業系統尚未有一個嚴格的定義，但一般認為：

作業系統是控制和管理計算機軟、硬體資源，以儘量合理有效的方法組織多個使用者共享多種資源的程式集合。