計算機系統(tǒng)的組成,計算機硬件組成

1、1、計算機系統(tǒng)的組成計算機是由硬件系統(tǒng)(hardwaresystem)和軟件系統(tǒng)(softwaresystem)兩部分組成的。硬件部分只讀存儲衿RCiM)陡機讀寫存儲器外苓懵弗超*睡盎，光蠱、U盤簫輸丸盪備熠盤、尿泳詵筆、圈樣村荷必強出誦客(顯示暮打印機-檜圖惶需，其他何札誦常懈說器,.宜卡、顯卡謹(jǐn).1、中央處理器中央處理器(CentralProcessingUnit,CPU)制作在一塊集成電路芯片上，也稱為微處理器(MicroProcessorUnit,MPU)。計算機利用中央處理器處理數(shù)據(jù)，利用存儲器來存儲數(shù)據(jù)。CPU是計算機硬件的核心，主要包括運算器和控制器兩大部分，控制著整個計算機系統(tǒng)

2、的工作。計算機的性能主要取決于CPU的性能。運算器又稱為算術(shù)邏輯單元(ArithmeticLogicUnit,ALU)。操作時，控制器從存儲器取出數(shù)據(jù)，運算器進行算術(shù)運算或邏輯運算，并把處理后的結(jié)果送回存儲器?？刂破鞯闹饕饔檬鞘拐麄€計算機能夠自動的運行。執(zhí)行程序時，控制器從主存中取出相應(yīng)的指令數(shù)據(jù)，然后向其他功能部件發(fā)出指令所需的控制信號，完成相應(yīng)的操作，再從主存中取出下一條指令執(zhí)行，如此循環(huán)，直到程序完成。2、存儲器存儲器是計算機中的記憶存儲部件。存儲器既能夠接受和保存數(shù)據(jù)，又能夠向其他部件提供數(shù)據(jù)。存儲器分為內(nèi)存和外存兩大類。在計算機系統(tǒng)中，習(xí)慣上把內(nèi)存、CPU合稱為主機。內(nèi)存儲器內(nèi)存儲

3、器分為隨機讀/寫存儲器(RandomAccessMemory,RAM)、只讀存儲器(ReadOnlyMemory,ROM)和高速緩沖存儲器(Cache)三類。內(nèi)存一般指的是RAM。硬盤一般指ROM。外存儲器外存儲器主要包括硬盤、光盤、U盤和移動硬盤等。ROM和RAM是計算機內(nèi)存儲器的兩種型號，ROM表示的是只讀存儲器，即：它只能讀出信息，不能寫入信息，計算機關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息仍舊保存，一般用它存儲固定的系統(tǒng)軟件和字庫等。RAM表示的是讀寫存儲器，可其中的任一存儲單元進行讀或?qū)懖僮?，計算機關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息將不在保存，再次開機需要重新裝入，通常用來存放操作系統(tǒng)，各種正在運行的軟件、輸入和輸出

4、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及與外存交換信息等，我們常說的內(nèi)存主要是指RAM。3、輸入設(shè)備輸入設(shè)備主要包括鍵盤、鼠標(biāo)等。鍵盤鍵盤是計算機的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。通過鍵盤可以向計算機輸入各種指令、程序、數(shù)據(jù)等。鼠標(biāo)鼠標(biāo)是微機的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，使用鼠標(biāo)可以方便地對圖形界面中的圖標(biāo)和菜單等進行可視化操作。目前微機上使用的主要是第2代光電鼠標(biāo)，采用即插即拔的USB接口4、輸出設(shè)備輸出設(shè)備主要有顯示器和打印機等。(1)顯示器顯示器是微機必備的“軟拷貝”輸出設(shè)備，比較常見的是陰極射線管顯示器(CathodeRayTube，CRT)和液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)(2)打印機打印機是微機的常用的“硬

5、拷貝”輸出設(shè)備。在顯示器上輸出的圖像只能當(dāng)時查看。為了將圖像長久保存，就需要使用打印機輸出。軟件系統(tǒng)所謂軟件是指為方便使用計算機和提高使用效率而組織的程序以及用于開發(fā)、使用和維護的有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。中央處理器控制器主機一主存儲器微型計*機系統(tǒng)外部設(shè)客系統(tǒng)軟粘軟件一輸入設(shè)備輸出設(shè)備1外存儲器-操作系統(tǒng)編譯和解移系統(tǒng)程序語言系統(tǒng)服務(wù)程序診斷軟件一網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用軟件文字處理軟杵信息管理系統(tǒng)各種應(yīng)用軟件包各種輔助軟件、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件Systemsoftware,由一組控制計算機系統(tǒng)并管理其資源的程序組成，其主要功能包括：啟動計算機，存儲、加載和執(zhí)行應(yīng)用程序，對文件進行排

6、序、檢索，將程序語言翻譯成機器語言等。實際上，系統(tǒng)軟件可以看作用戶與計算機的接口，它為應(yīng)用軟件和用戶提供了控制、訪問硬件的手段，這些功能主要由操作系統(tǒng)完成。此外，編譯系統(tǒng)和各種工具軟件也屬此類，它們從另一方面輔助用戶使用計算機。下面分別介紹它們的功能。1.操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）操作系統(tǒng)是管理、控制和監(jiān)督計算機軟、硬件資源協(xié)調(diào)運行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運行在計算機硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是計算機發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個：一是方便用戶使用計算機，二是用戶和計算機的接口。比如用戶鍵入一條簡單的命令

7、就能自動完成復(fù)雜的功能，這就是操作系統(tǒng)幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計算機系統(tǒng)的全部資源，合理組織計算機工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計算機的效率。操作系統(tǒng)通常應(yīng)包括下列六大大功能模塊：（1）處理器管理：當(dāng)多個程序同時運行時，解決處理器（CPU）時間的分配問題。（2）作業(yè)管理：完成某個獨立任務(wù)的程序及其所需的數(shù)據(jù)組成一個作業(yè)。作業(yè)管理的任務(wù)主要是為用戶提供一個使用計算機的界面使其方便地運行自己的作業(yè)，并對所有進入系統(tǒng)的作業(yè)進行調(diào)度和控制，盡可能高效地利用整個系統(tǒng)的資源。（3）存儲器管理：為各個程序及其使用的數(shù)據(jù)分配存儲空間，并保證它們互不干擾。（4）設(shè)備管理：根據(jù)用戶提出使用設(shè)備的請求進行設(shè)備分配，

8、同時還能隨時接收設(shè)備的請求（稱為中斷），如要求輸入信息。（5）文件管理：主要負責(zé)文件的存儲、檢索、共享和保護，為用戶提供文件操作的方便。（6）網(wǎng)絡(luò)管理操作系統(tǒng)的種類繁多，依其功能和特性分為分批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)等；依同時管理用戶數(shù)的多少分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)；適合管理計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。微機操作系統(tǒng)隨著微機硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從簡單到復(fù)雜。Microsoft公司開發(fā)的DOS是一單用戶單任務(wù)系統(tǒng)，而Windows操作系統(tǒng)則是一多戶多任務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已從Windows3.1發(fā)展WindowsNT、Windows2000、WindowsXP、

9、Windowsvista、Windows7和Windows8等等。它是當(dāng)前微機中廣泛使用的操作系統(tǒng)之一。Linux是一個源碼公開的操作系統(tǒng)，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對其進行改變，這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大，已被越來越多的用戶所采用，是Windows操作系統(tǒng)強有力的競爭對手。2語言處理系統(tǒng)（翻譯程序程序語言）人和計算機交流信息使用的語言稱為計算機語言或稱程序設(shè)計語言。計算機語言通常分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。如果要在計算機上運行高級語言程序就必須配備程序語言翻譯程序（下簡稱翻譯程序）。翻譯程序本身是一組程序，不同的高級語言都有相應(yīng)的翻譯程序。翻譯的方法有兩種：

10、一種稱為“解釋”。早期的BASIC源程序的執(zhí)行都采用這種方式。它調(diào)用機器配備的BASIC解釋程序”，在運行BASIC源程序時，逐條把BASIC的源程序語句進行解釋和執(zhí)行，它不保留目標(biāo)程序代碼，既不產(chǎn)生可執(zhí)行文件。這種方式速度較慢，每次運行都要經(jīng)過解釋”，邊解釋邊執(zhí)行。另一種稱為“編譯”，它調(diào)用相應(yīng)語言的編譯程序，把源程序變成目標(biāo)程序（以.OBJ為擴展名），然后再用連接程序，把目標(biāo)程序與庫文件相連接形成可執(zhí)行文件。盡管編譯的過程復(fù)雜一些，但它形成的可執(zhí)行文件（以.exe為擴展名）可以反復(fù)執(zhí)行，速度較快。運行程序時只要鍵入可執(zhí)行程序的文件名，再按Enter鍵即可。對源程序進行解釋和編譯任務(wù)的程序，

11、分別叫作編譯程序和解釋程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高級語言，使用時需有相應(yīng)的編譯程序；BASIC、LISP等高級語言，使用時需用相應(yīng)的解釋程序。3服務(wù)程序服務(wù)程序能夠提供一些常用的服務(wù)性功能，它們?yōu)橛脩糸_發(fā)程序和使用計算機提供了方便，像微機上經(jīng)常使用的診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序均屬此類。4.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是指按照一定聯(lián)系存儲的數(shù)據(jù)集合，可為多種應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem,DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行加工、管理的系統(tǒng)軟件。其主要功能是建立、消除、維護數(shù)據(jù)庫及對庫中數(shù)據(jù)進行各種操作。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫（DB）、

12、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）以及相應(yīng)的應(yīng)用程序組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不但能夠存放大量的數(shù)據(jù)，更重要的是能迅速、自動地對數(shù)據(jù)進行檢索、修改、統(tǒng)計、排序、合并等操作，以得到所需的信息。這一點是傳統(tǒng)的文件柜無法作到的。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一個分支。可以說，在今后的計算機應(yīng)用開發(fā)中大都離不開數(shù)據(jù)庫。因此，了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)猶其是微機環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用是非常必要的。二、應(yīng)用軟件為解決各類實際問題而設(shè)計的程序系統(tǒng)稱為應(yīng)用軟件。從其服務(wù)對象的角度，又可分為通用軟件和專用軟件兩類。工作流程1JZ昨的靜|11扁人工f醴F皿1a?用戶用機用戶使用計算機系統(tǒng)算題的一般流程：通過系統(tǒng)操作員建立帳號，取得使

13、用權(quán)。帳號既用于識別并保護用戶的文件（程序和數(shù)據(jù)），也用于系統(tǒng)自動統(tǒng)計用戶使用資源的情況（記帳，付款）。根據(jù)要解決的問題，研究算法，選用合適的語言，編源程序，同時提供需處理的數(shù)據(jù)和有關(guān)控制信息。把的結(jié)果在脫機的專用設(shè)備上放入軟磁盤,建立用戶文件（也可在聯(lián)機終端上進行,直接在輔助存儲器中建立文件，此時第四步省去）。借助軟盤機把軟盤上用戶文件輸入計算機，經(jīng)加工處理，作為一個作業(yè)，登記并存入輔助存儲器。是要求編譯。操作系統(tǒng)把該作業(yè)調(diào)入主存儲器，并調(diào)用所選語言的編譯程序，進行編譯和連接（含所調(diào)用的子程序），產(chǎn)生機器可執(zhí)行的目標(biāo)程序，存入輔助存儲器要求運算處理。操作系統(tǒng)把目標(biāo)程序調(diào)入主存儲器，由中央處理

14、器運算處理，結(jié)果再存入輔助存儲器運算結(jié)果由操作系統(tǒng)按用戶要求的格式送外部設(shè)備輸出。計算機內(nèi)部工作（）是在操作系統(tǒng)控制下的一個復(fù)雜過程。通常，一臺計算機中有多個用戶作業(yè)同時輸入，它們由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，交錯運行。但這種調(diào)度對用戶是透明的，一般用戶無需了解其內(nèi)部細節(jié)。用戶可用一臺終端，交互式的控制的進行（分時方式）；也可委托操作員完成，其中是計算機自動進行的（批處理方式）。批處理方式的自動化程度高，但用戶不直觀，無中間干預(yù)。分時方式用戶直觀控制，可隨時干預(yù)糾錯，但自動化程度低現(xiàn)代計算機系統(tǒng)大多提供兩種方式，由用戶選用。發(fā)展歷史下面我們結(jié)合計算機的發(fā)展歷史來回顧一下操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程。1、第一代計算

15、機（1945-1955）：真空管和插件板40年代中期，美國哈佛大學(xué)、普林斯頓高等研究院、賓夕法尼亞大學(xué)的一些人使用數(shù)萬個真空管，構(gòu)建了世界上第一臺電子計算機。開啟計算機發(fā)展的歷史。這個時期的機器需要一個小組專門設(shè)計、制造、編程、操作、維護每臺機器。程序設(shè)計使機器語言，通過插板上的硬連線來控制其基本功能。這個時候處于計算機發(fā)展的最初階段，連程序設(shè)計語言都還沒有出現(xiàn)，操作系統(tǒng)更是聞所未聞。2、第二代計算機（1955-1965）:晶體管和批處理系統(tǒng)這個時期計算機越來越可靠，已從研究院中走出來，走進了商業(yè)應(yīng)用。但這個時期的計算機主要完成各種科學(xué)計算，需要專門的操作人員維護，并且需要針對每次的計算任務(wù)進

16、行編程。第二代計算機主要用于科學(xué)與工程計算。使用FORTRAN與匯編語言編寫程序。在后期出現(xiàn)了操作系統(tǒng)的雛形:FMS（FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)）和IBMSYS（IBM為7094機配備的操作系統(tǒng)）。3、第三代計算機（1965-1980）：集成電路芯片和多道程序20世紀(jì)60年代未，一位貝爾實驗室曾參加過MULTICS研制工作的計算機科學(xué)家KenThompson,在一臺無人使用的PDP-7機器上開發(fā)出了一套簡化的、單用戶版的MULTICS。后來導(dǎo)致了UNIX操作系統(tǒng)的誕生。UNIX操作系統(tǒng)主導(dǎo)了小型機、工作站以及其他市場。也是至今最有影響力的操作系統(tǒng)之一，而Linux也是UNIX系統(tǒng)的一種衍生，下一講

17、我們將專門介紹一下UNIX的發(fā)展歷史。4、第四代計算機（1980-今）：個人計算機隨著計算機技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，計算機神奇般地闖入了人們的生活，以低廉的價格就可以獲得強大計算能力的計算機。價格不再是阻攔計算機普及的門檻時，降低計算機的易用性就顯得十分重要!由于UNIX系統(tǒng)的本身特點,使得其不太適合于在運行在個人計算機上，這時就需要一種新的操作系統(tǒng)。在這一歷史關(guān)鍵時候，IBM公司由于低估了PC機的市場，并未使用最大的力量角逐這一市場，這時Intel公司趁機進入，成為了當(dāng)今微處理器的老大。同時善于抓住時機的微軟公司的總裁比爾蓋茨適時地進入了這一領(lǐng)域，用購買來的CP/M搖身一變成為MS-DOS并憑

18、借其成為個人計算機操作系統(tǒng)領(lǐng)域的霸主。雖然是蘋果公司在GUI方面先拔頭籌，但由于蘋果公司的不兼容、不開放的市場策略，未能擴大戰(zhàn)果，這時微軟又適時地進入了GUI方面，憑借WINDOWS系統(tǒng)再次稱雄。構(gòu)成一般來說，操作系統(tǒng)由以下幾個部分組成：1）進程調(diào)度子系統(tǒng)：進程調(diào)度子系統(tǒng)決定哪個進程使用CPU,對進程進行調(diào)度、管理。2）進程間通信子系統(tǒng)：負責(zé)各個進程之間的通信。3）內(nèi)存管理子系統(tǒng)：負責(zé)管理計算機內(nèi)存4）設(shè)備管理子系統(tǒng)：負責(zé)管理各種計算機外設(shè)，主要由設(shè)備驅(qū)動程序構(gòu)成。5）文件子系統(tǒng)：負責(zé)管理磁盤上的各種文件、目錄。6）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：負責(zé)處理各種與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的東西。結(jié)構(gòu)設(shè)計棊旳劉I（變fl靛忘黑統(tǒng)、翔

19、*燉-.1Bi計算機誑粽層比當(dāng)楷操作系統(tǒng)有多種實現(xiàn)方法與設(shè)計思路，下面僅選取最有代表性的三種做一簡單的敘述。、整體式系統(tǒng)整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計:這是最常用的一種組織方式，它常被譽為“大雜燴”，也可說，整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是“無結(jié)構(gòu)”。這種結(jié)構(gòu)方式下，開發(fā)人員為了構(gòu)造最終的目標(biāo)操作系統(tǒng)程序，首先將一些獨立的過程，或包含過程的文件進行編譯，然后用鏈接程序?qū)⑺鼈冩溄映蔀橐粋€單獨的目標(biāo)程序。Linux操作系統(tǒng)就是采用整體式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。但其在此基礎(chǔ)上增加了一些形如動態(tài)模塊加載等方法來提高整體的靈活性，彌補整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足。二、層次式系統(tǒng)層次式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計：這種方式則是對系統(tǒng)進行嚴(yán)格的分層，使得整個系

20、統(tǒng)層次分明，等級森嚴(yán)！這種系統(tǒng)學(xué)術(shù)味道較濃！實際完全按照這種結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的操作系統(tǒng)不多，也沒有廣泛的應(yīng)用。可以這么說，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)設(shè)計是在整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與層次式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中尋求平衡。三、微內(nèi)核系統(tǒng)微內(nèi)核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計:微內(nèi)核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是近幾年來出現(xiàn)的一種新的設(shè)計理念，最有代表性的操作系統(tǒng)有Mach和QNX。微內(nèi)核系統(tǒng)，顧名思義就是系統(tǒng)內(nèi)核很小。比如說QNX的微內(nèi)核只負責(zé)：進程間的通信、低層的網(wǎng)絡(luò)通信、進程調(diào)度、第一級中斷處理。橫向比較計算機歷史中出現(xiàn)了許許多多的操作系統(tǒng)，然后大浪淘沙，無情地淘汰了許多，只留下一些經(jīng)歷過市場考驗的：一、桌面操作系統(tǒng)1）MSDOS：Intelx86系列的PC機

21、上的最早的操作系統(tǒng)，微軟公司產(chǎn)品，曾經(jīng)統(tǒng)治了這個領(lǐng)域，現(xiàn)在已逐漸被自家兄弟WINDOWS系列所代替，現(xiàn)在除了一些低檔機外已不多見。2）Windows：微軟公司產(chǎn)品，從Windows1.0發(fā)展而來，現(xiàn)在是基于Intelx86系列的PC機上的主要操作系統(tǒng)，也是現(xiàn)然個人電腦中裝機量最大的操作系統(tǒng)。面向桌面、面向個人用戶。3）MacOS：蘋果公司所有，界面友好，性能優(yōu)異，但由于只能運行在蘋果公司自己的電腦上而發(fā)展有限。但由于蘋果電腦獨特的市場定位，現(xiàn)在仍存活良好。4）linux:Linux是一種計算機操作系統(tǒng)和它的內(nèi)核的名字，它也是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。嚴(yán)格來講，Linux這個詞本身

22、只表示Linux內(nèi)核，但在實際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)（也被稱為GNU/Linux）?；谶@些組件的Linux軟件被稱為Linux發(fā)行版。一般來講，一個Linux發(fā)行套件包含大量的軟件，比如軟件開發(fā)工具，數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器（例如Apache），XWindow，桌面環(huán)境（比如GNOME和KDE），辦公套件等等。二、服務(wù)器操作系統(tǒng)1）UNIX系列：UNIX可以說是源遠流長，是一個真正穩(wěn)健、實用、強大的操作系統(tǒng)，但是由于眾多廠商在其基礎(chǔ)上開發(fā)了有自己特色的UNIX版本，所以影響了整體。在國外，UNIX系統(tǒng)可謂獨樹一幟，廣

23、泛應(yīng)用于科研、學(xué)校、金融等關(guān)鍵領(lǐng)域。但由于中國的計算機發(fā)展較為落后，UNIX系統(tǒng)的應(yīng)用水平與國外相比有一定的滯后。WindowsNT系列：微軟公司產(chǎn)品，其利用Windows的友好的用戶界面的優(yōu)勢打進服務(wù)器操作系統(tǒng)市場。但其在整體性能、效率、穩(wěn)定性上都與UNIX有一定差距，所以現(xiàn)在主要應(yīng)用于中小企業(yè)市場。NovellNetware系列：Novell公司產(chǎn)品，其以極適合于中小網(wǎng)絡(luò)而著稱，在中國的證券行業(yè)市場占有率極高，而且其產(chǎn)品特點鮮明，仍然是服務(wù)器系統(tǒng)軟件中的長青樹。LINUX系列：Linux是一種自由和開放源碼的類Unix操作系統(tǒng)。目前存在著許多不同的Linux，但它們都使用了Linux內(nèi)核。

24、Linux可安裝在各種計算機硬件設(shè)備中，從手機、平板電腦、路由器和視頻游戲控制臺，到臺式計算機、大型機和超級計算機。Linux是一個領(lǐng)先的操作系統(tǒng)，世界上運算最快的10臺超級計算機運行的都是Linux操作系統(tǒng)。嚴(yán)格來講，Linux這個詞本身只表示Linux內(nèi)核，但實際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。Linux得名于計算機業(yè)余愛好者LinusTorvalds。操作系統(tǒng)知識點操作系統(tǒng)OS是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴充。操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理的對各類作業(yè)進行調(diào)度，以及方便用戶

25、使用的程序的集合。1.目標(biāo)有效性、方便性、可擴充性、開放性。2作用作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口作為計算機系統(tǒng)資源的管理者用作擴充機器實現(xiàn)了對計算機資源的抽象3發(fā)展過程人工操作方式：用戶獨占全機，CPU等待人工操作。(第一代計算機)脫機輸入輸出方式：事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶裝入紙帶輸入機，在外圍機的控制下，把紙帶上的數(shù)據(jù)輸入到磁帶上（類似于磁盤）。當(dāng)CPU需要時，從磁帶將其高速地調(diào)入內(nèi)存。反之類同。優(yōu)點：減少了CPU的空閑時間，提高了I/O速度。單道批處理系統(tǒng)：首先監(jiān)督程序?qū)⒋艓У谝粋€作業(yè)裝入內(nèi)存，運行控制權(quán)在該作業(yè)，該作業(yè)處理完成時，控制權(quán)交回到監(jiān)督程序,再由監(jiān)督程序把磁帶上的第二

26、個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。系統(tǒng)自動對作業(yè)成批處理。（內(nèi)存始終只保持一道作業(yè)一單道批處理）。特征：自動、順序、單道缺點：內(nèi)存浪費，不能充分利用系統(tǒng)資源。多道批處理系統(tǒng)：用戶所提交的作業(yè)先存放在外存，排成一個后備隊列”，再由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從隊列選擇若干作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使他們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。特征：多道、無序、調(diào)度優(yōu)缺點：資源利用率提高，系統(tǒng)吞吐量大，平均周轉(zhuǎn)時間長，無交互能力。分時系統(tǒng)：在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中的資源。因此，作業(yè)直接進入內(nèi)存，采用輪轉(zhuǎn)運行方式，系統(tǒng)配置一個多路卡（實現(xiàn)分時多路復(fù)用），及時

27、接收用戶終端命令（數(shù)據(jù)）。特征：多路性、獨立性、及時性、交互性。實時系統(tǒng)：系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)的協(xié)調(diào)一致的運行。特征：多路性（周期性信息采集，多個對象或執(zhí)行機構(gòu)進行控制）、獨立性、及時性、交互性、可靠性（多級容錯措施）。4.基本特征并發(fā)性（兩個或多個事件在同時發(fā)生）引入進程：提高了系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量，并改善了系統(tǒng)的性能。引入線程：對它的調(diào)度所付出的開銷比進程小得多，能更高效地提高系統(tǒng)內(nèi)多個程序間并發(fā)執(zhí)行的程度。共享性（資源可供多個并發(fā)執(zhí)行進程共同使用）互斥共享方式：在一段時間內(nèi)只允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源或獨占資源

28、。同時訪問方式：允許在一段時間內(nèi)由多個進程同時對它們進行訪問。虛擬技術(shù)（通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物）（1）時分復(fù)用技術(shù)：利用處理機的空閑時間運行其他程序，提高處理機的利用率。（2）空分復(fù)用技術(shù)：利用存儲器的空閑空間存放其他程序，提高內(nèi)存的利用率。異步性（進程以不可預(yù)知的速度向前推進）。主要功能處理器管理功能進程控制：創(chuàng)建和撤銷進程，分配資源、資源回收，控制進程運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進程同步：為多個進程運行進行協(xié)調(diào)。進程互斥（為每個臨界資源配置一把鎖）、進程同步。進程通信：實現(xiàn)相互合作之間的進程之間的信息交換。調(diào)度：作業(yè)調(diào)度，進程調(diào)度。存儲器管理功能存儲器管理的主要任務(wù)：

29、為多道程序的運行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲器，提高存儲器的利用率，并能從邏輯上擴充內(nèi)存。功能：內(nèi)存分配：靜態(tài)分配、動態(tài)分配。內(nèi)存保護：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運行，彼此互不干擾。一種比較簡單的內(nèi)存保護機制是設(shè)置兩個界限寄存器。地址映射：將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對應(yīng)的物理地址。內(nèi)存擴充：借助于虛擬存儲技術(shù)，邏輯上擴充內(nèi)存容量。設(shè)備管理功能:設(shè)備管理的主要任務(wù)：完成用戶進程提出的I/O請求，為其分配所需的I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。功能：緩存管理：緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。設(shè)備分配:根據(jù)用戶進程I/O請求、系統(tǒng)現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備的分配策略,為之分配其所需的設(shè)備。設(shè)備處理：用于實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。文件管理功能文件管理的主要任務(wù)：對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，方便用戶使用，并保證文件的安全性。文件存儲空間的管理：為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高