計算機系統：軟體 + 硬體
四個層：
應用程式層1
支撐軟體層2
系統軟體層3
計算機硬體層4
1.a 計算機硬體系統
結構見圖：計算機系統
馮·諾依曼模型：
[外鏈轉存失敗(img-87gccxff-1567438797784)(f:\我的堅果雲\作業系統\馮·諾依曼結構.jpg)]
特點：分離計算單元和儲存單元
原理：
1.b 計算機軟體系統
結構見圖：計算機系統
作業系統與支撐、應用軟體層次的區別：
作業系統用於隔離硬體與其它上層軟體
2.1 資源管理
資源管理的原因：
資源管理的技術：
2.1.a 資源復用
原因：計算機系統的物理資源寶貴且稀有，導致系統內有多個程序競爭使用資源
作用：讓眾多程序共享優先的物理資源
程序能夠空分復用貯存資源進入主存，可以時分復用處理器以執行**
多道程式設計： 多個程序共享硬體的技術
2.1.a.甲 空分復用共享
原理：資源可以從空間上分割成更小的單元進行使用
做法：
硬碟(外存)被劃分成不同的單元(第5章)
2.1.a.乙 時分復用共享
原理：資源可以從時間上分割成更小的單位供程序使用。
特點：
分類：2.1.b 資源虛擬
原理：對資源進行轉化、模擬或整合，把乙個物理資源轉變為邏輯上的多個對應物(虛擬印表機技術)，也可以將多個轉換為乙個(虛擬記憶體技術，虛擬檔案系統)
作用：解決某類物理資源數量不足的難題，為應用程式提供更易於使用、高效的虛擬資源
與復用的區別：復用所分割的是實際存在的物理資源，解決有限資源利用不充分的問題；而虛擬則實現假想的虛擬同類資源，解決有限資源不足的問題。
典例：外部裝置：
將檔案形式的輸出資訊寫至虛擬印表機而不是直接與物理印表機互動，當輸出資訊全部匯集後，才被送到物理印表機上列印，這樣就不會發生程序阻塞，這種技術稱作外部裝置同時聯機操作(spooling)
儲存資源：
實現虛擬記憶體：只要某個程式的執行空間超出分給它的可用物理記憶體大小，作業系統便在記憶體和磁碟之間自動傳送與當前計算有關的程式段或者資料段(其餘部分放入磁碟)
檔案系統：
虛擬檔案系統(vfs,virtual file system)是作業系統在vfs控制下可以同時支援多種具體檔案系統
2.1.c 資源抽象
作用：用於處理系統的複雜性，重點解決資源的易用性。
原理：通過建立軟體來遮蔽硬體資源的物理特性和介面細節，簡化對硬體資源的操作、控制和使用，即不考慮物理細節而對資源執行操作
2.1.d 組合資源管理
同時實施抽象和虛擬技術
印表機：既配置列印函式(利用裝置驅動程式，簡化操作介面)又實施spooling技術(虛擬多個裝置)
顯示器：既提供輸出函式，又使用視窗軟體(多個程序，共享乙個螢幕)
2.2 os中的基礎抽象
計算機系統中的物理資源分為：
計算及儲存類：處理器和記憶體
介面類：外存、外部裝置等
三種基本抽象：
程序抽象
虛存抽象
檔案抽象 種類
程序虛存
檔案抽象
處理器的一種抽象
記憶體的一種抽象
裝置的一種抽象
使用者執行應用程式，以程序方式執行(併發執行)
執行應用程式，使用邏輯位址
執行應用程式，使用檔案
虛擬機器介面
fork(), wait(), exec() …(系統呼叫)
虛擬位址
open(), read(), write()
os程序及其管理
虛存及其管理
檔案及其管理
物理機介面
程序排程和上下文切換
實體地址
裝置驅動
硬體處理器
記憶體 + 外存
磁碟及其它裝置
作用程序排程、同步、併發通訊
位址轉換、分配、保護
i/o緩衝、排程，檔案組織、儲存
os的兩項基本任務：
基礎抽象間的包含關係：
[外鏈轉存失敗(img-yjh3**5m-1567438797786)(f:\我的堅果雲\作業系統\基礎抽象包含關係.jpg)]
其它抽象：
低層硬體資源抽象：中斷、時鐘、網路介面
沒有特定基礎硬體的軟體資源：訊息、訊號量、共享資料結構
2.3 os虛擬機器
作業系統提供簡單、清晰、易用和高效的下虛擬計算機
每個程序：
所有複雜的硬體處理系統由作業系統遮蔽
[外鏈轉存失敗(img-euecwghy-1567438797788)(f:\我的堅果雲\作業系統\作業系統虛擬機器.jpg)]
定義：
管理系統資源
控制程式執行
改善人機介面
提供各種(系統呼叫)服務
合理組織計算機工作流程
為使用者方便有效使用計算機提供良好執行環境
的一種系統軟體
看待作業系統作用的4種常用觀點：
系統實現觀點
資源管理觀點
所有分配給使用者使用的各類軟硬體設施都是資源
通過對資源進行復用、虛擬、抽象，制定資源分配策略，來滿足多使用者對資源的使用需求
方便使用者使用，實現資源共享，提高資源利用率和整體系統效率
程序互動觀點
通過引入程序的概念，組織多道程式在計算機上的有序執行
作業系統包含：
核心通過對硬體資源的管理，控制和協調各程序的執行，以及程序之間的同步、通訊、死鎖等問題
服務使用者觀點
滿足使用者需求與硬體效率間的差距
提供系統呼叫，擴充套件了及其指令集，是一種特殊的公共服務程式
提供良好的人機介面，能夠高效、方便、安全、可靠地使用
作業系統既是管理員，又是服務員：
對內作為管理員：做好計算機系統軟硬體資源的管理、控制與排程，提高系統效率和資源利用率
對外作為服務員：是使用者和硬體之間的介面和人機介面，為使用者提供盡可能友善的執行環境和最佳服務
4.1 五項主要功能：
處理器管理
目標：最大限度提高處理器利用率，通過排程、分配和**處理器資源，使多道程式能夠同時執行
對處理器的管理即是對程序5
和執行緒6
的管理和排程
儲存管理
目標：管理記憶體(和輔存)資源，支撐多道程式執行，提高儲存空間和利用率
裝置管理
目標：完成使用者各種外部裝置的i/o請求，加快資料傳輸速度，發揮裝置並行性，提高裝置利用率；
利用裝置驅動程式，遮蔽硬體操作細節，提供簡單的裝置使用方法。
檔案管理
目標：不同於處理器、儲存和裝置管理室真對計算機硬體資源的管理，檔案管理針對的是資訊(資料)資源的管理；
程式和資料，都是以檔案形式儲存在外存中。
聯網與通訊管理
沒講4.2 作業系統的3大特性：
實質：有限個物理cpu在若干道程式之間實現多路復用，在多使用者(/ 程序)間共享以提高資源利用率
導致的系統複雜性：
引入程序概念來實現併發性(現在作業系統的乙個重要基礎)
共享性(sharing)
原因：多道程式環境下，系統併發性必然會產生資源共享的需求
定義：作業系統中的資源(硬體資源和資訊資源)可被多個併發執行的程序共同使用，而不是被其中某個程式獨佔
共享方式：
併發性和共享性是os兩個最基本的特性：
資源的共享是因為程式的併發，不允許併發就不存在資源共享問題
若系統不能對資源共享實施有效管理，必然會影響到程式的併發執行，甚至程式無法併發執行
所以：需要解決好資源的分配、保護、訪問控制等問題
個程式獨佔
共享方式：
併發性和共享性是os兩個最基本的特性：
資源的共享是因為程式的併發，不允許併發就不存在資源共享問題
若系統不能對資源共享實施有效管理，必然會影響到程式的併發執行，甚至程式無法併發執行
所以：需要解決好資源的分配、保護、訪問控制等問題
應用程式層：基於使用者需求編寫、安裝的專用程式 ↩︎
支撐軟體層：建立在作業系統改造和擴充過的機器上，提供擴充套件指令集，實現各種語言處理處理程式、資料庫管理系統和其他程式 ↩︎
系統軟體層：最靠近硬體的一層軟體 ↩︎
計算機硬體層：作業系統賴以工作的基礎 ↩︎
程序：抽象程式執行狀態 ↩︎
執行緒：細化程式執行粒度 ↩︎
作業系統 計算機系統
1.計算機系統 硬體 軟體 2.作業系統作用 管理系統資源 控制操作執行 支撐人機互動 3.硬體資源包括 處理器 儲存器 外圍裝置 軟體資源包括 程式 資料 4.作業系統型別 批處理 分時 實時 網路 分布式 批處理 作業提交給計算機後不再干預 分時 unix linux 實時 銀行 各分行同時處理...
計算機作業系統 作業系統概述
最近在學習計算機作業系統，記錄一些筆記在部落格上，以供再次學習 1.計算機硬體 軟體資源的管理者 2.使用者使用計算機硬體 軟體的介面 提高計算機資源利用率和系統效能 方便使用者，人機互動 物理器件發展 cpu的位寬度 快速外存 光器件等，以及計算機體系結構的不斷發展。1.多個使用者分時 單個使用者...
計算機系統軟體 作業系統
眾所眾知，計算機系統由硬體和軟體兩大部分組成。硬體是指用電子器件和機電裝置組成的計算機實體。軟體一般是指面向某個領域或解決某一特定問題以及實現計算機自身管理的各種程式的總稱，前者稱為應用程式，後者稱為系統軟體。計算機硬體 馮諾依曼型計算機結構由 運算器，控制器，儲存器，輸入裝置和輸出裝置五部分組成 ...