操作系统是直接控制和管理计算机系统硬件和软件资源,以方便用户充分而有效地利用计算机资源的程序集合。其基本目的有两个,一是操作系统要方便用户使用计算机,为用户提供一个清晰、整洁、易于使用的友好界面。二是操作系统应尽可能地使计算机系统中的各种资源得到合理而充分的利用。

操作系统在计算机系统中,处于系统软件的核心地位,是用户和计算机系统的界面。每个用户都是通过操作系统来使用计算机的。每个程序都要通过操作系统获得必要的资源以后才能执行。例如,程序执行前必须获得内存资源才能装入;程序执行要依靠处理机;程序在执行时需要调用子程序或者使用系统中的文件;执行过程中可能还要使用外部设备输入输出数据。操作系统将根据用户的需要,合理而有效地进行资源分配。

2. 计算机系统的资源
如前所述,计算机系统由硬件系统和软件系统组成。相应地,计算机系统的资源包括硬件资源和软件资源两大部分。

硬件资源包括中央处理机(CPU),存储器(主存储器和各种辅助存储器)和各种输入输出设备。

软件资源又称为信息资源,包括各种程序和数据,程序库,数据库系统和共享文件等等。软件资源存放在存储器中供用户使用。

3. 计算机系统的分层结构
一个计算机系统可以分为如下的四个层次。硬件层、操作系统层、实用程序层(或称为支撑软件层)和应用程序层。每一层都表示一组功能和一个界面,表现为一种单向服务的关系,即上一层的软件必须以事先约定的方式使用下一层软件或者硬件提供的服务。

⑴硬件层。包括各种硬件资源。它的对外界面由机器指令系统组成,是操作系统工作的基础。操作系统及其外层软件通过执行机器指令访问和控制各种硬件资源。

⑵操作系统层。操作系统是对硬件的首次扩充。它的对外界面是系统调用或者系统服务。实用软件层及应用程序层通过系统调用使用计算机资源。对最终用户,可以通过系统命令利用操作系统的功能。

⑶实用层。实用层软件设计者的工作基础,是被操作系统扩充了功能的机器,它由软件定义的操作系统界面和硬件指令系统的某些部分组成。对外提供的界面由一组操作系统控制下的实用程序组成。实用层软件(又称为实用软件或者支撑软件)的功能是为应用层软件及最终用户处理自己的程序或者数据提供服务。

实用程序(软件)是计算机系统的基本组成部分,通常包括各种语言的编译程序,文本编辑程序,调试程序,连接编辑程序,系统维护程序,文本加密程序,终端通信程序以及图文处理软件,数据库管理系统软件等。

⑷计算机系统的最外层是应用层。包括用户在操作系统和实用软件支持下自己开发的应用程序,以及软件厂家为行业用户开发的专用应用程序包(例如财务软件)等等。是最终用户使用的界面。当然,从最终用户的角度,除了利用应用层的软件之外,也可以利用一些未被隐藏的实用层、操作系统层和硬件层的特性来处理自己的程序和数据。应用层软件可由用户根据自己的需要选购,自主开发或者委托软件厂商定点开发。

4. 操作系统的功能
操作系统的主要部分驻留在主存储器中,通常把这部分称为系统的内核或者核心。从资源管理的角度来看,操作系统的功能分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大部分。

5. 操作系统的分类
操作系统的分类有多种方法,最常用的方法是按照操作系统所提供的功能进行分类。可以分为以下几类。

⑴单用户操作系统

其主要特征是,在一个计算机系统内,一次只能支持运行一个用户程序。此用户独占计算机系统的全部硬件、软件资源。早期的微机操作系统例如DOS是这样的操作系统。

⑵批处理操作系统

用户把要计算的问题、数据、作业说明书等一起交给系统操作员,由他将一批算题输入计算机,然后由操作系统控制执行。采用这种批处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。这类操作系统又分为批处理单道系统和批处理多道系统。