计算机操作系统：为软件运行提供基础支撑

1.1.1 计算机系统总体结构

图1-1 计算机系统的软硬件层次结构

计算机系统包括硬件和软件两个组成部分。硬件是所有软件运行的物理基础，软件能充分发挥硬件潜能并体现和扩充硬件功能，完成各种系统及应用任务，两者相辅相成、互为促进、缺一不可。一个计算机系统的软硬件层次结构如图1-1所示。其中，每一层具有一组功能并提供相应的接口，接口对层内掩盖了实现细节，对层外提供了使用约定。

硬件层提供了基本的可计算性资源，包括处理器、寄存器、存储器，以及各种I／O设施和设备，是操作系统和上层软件赖以工作的基础。操作系统层通常是最靠近硬

件的软件层，对计算机硬件做首次扩充和改造，主要完成资源的调度和分配、信息的存取和保护、发送活动的协调和控制等许多工作。操作系统是上层其他软件运行的基础，为编译程序和数据库管理系统等系统程序的设计者提供了有力支撑。系统功能调用的工作基础建立在操作系统改造和扩充过的机器上，利用操作系统提供的扩展指令集，可以较容易地实现各种各样的语言处理程序、数据库管理系统和其他系统程序。程序员也可以利用系统调用提供的接口获得操作系统服务。应用程序层解决用户特定的或不同应用需要的问题，应用程序开发者借助程序设计语言来表达应用问题，开发各种应用程序，既快捷又方便。终端用户则通过应用程序以及直接使用操作系统提供的服务与计算机系统进行交互来解决具体的应用问题。

1.1.2 从不同角度刻画操作系统

操作系统作为计算机资源的管理者，是庞大而复杂的计算机系统软件，能够协调和指挥计算机的各个组件按照一定的计划协同工作，有序地控制计算机中的处理器、存储器和I／O设备的分配，在相互竞争的用户和程序之间协调冲突，保证计算机系统正常有效地运行。

为了系统地研究、分析操作系统的基本功能、组成部分、工作流程和体系结构，分别从不同的角度给出操作系统的概念。

研究操作系统的不同观点彼此并不矛盾，而是站在不同角度对操作系统进行分析，每一种观点都有助于理解和分析操作系统。

1.软件的观点(www.xing528.com)

从软件的观点来看，操作系统有外在特性和内在特性。

（1）外在特性。它的外部表现形式（即操作命令集和界面）完全确定了操作系统的使用方式。

（2）内在特性。它具有一般软件的结构特点，然而这种软件不是一般的应用软件，它具有一般软件不具备的特殊结构。

2.资源管理的观点

操作系统的资源管理观点将操作系统看作计算机系统的资源管理程序，在计算机系统中有两类资源——硬件资源和软件资源，按其作用又可分为四大类资源：处理机；存储器；外部设备；文件（程序和数据）。

3.进程的观点

进程的观点是把操作系统看作由若干个可以独立运行的程序和一个对这些程序进行协调的核心所组成的，这些运行的程序称为进程，每个进程可以完成某一特定的任务。进程可分为用户进程和系统进程。

4.虚拟机的观点

从虚拟机的观点来看，操作系统为用户使用计算机提供了许多服务功能和良好的工作环境，用户不再直接使用裸机，而是通过操作系统来控制和使用计算机，从而把计算机扩充为功能更强、使用更加方便的虚拟计算机。