第3章計算機體系結構

第三章計算機系統(tǒng)2023年2月6日本講內容計算機是什么馮·諾依曼模型個人計算機

硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)概述主機箱內的部件基本輸入輸出設備通信設備外圍設備個人計算機

軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的地位操作系統(tǒng)的引導操作系統(tǒng)的功能個人計算機系統(tǒng)計算機是什么計算機是什么

WikipediaAcomputerisamachineformanipulatingdataaccordingtoalistofinstructionsknownasaprogram.計算機科學技術百科全書計算機是一種現代化的信息處理工具.它對信息進行處理并提供所需結果,其結果(輸出)取決于所接收的信息(輸入)及相應的處理算法.2023/2/6北京大學4計算機是什么-模型數據處理器可編程數據處理器ComputerInputOutputComputerInputOutputProgram2023/2/6北京大學5可編程數據處理器程序相同，數據不同Computer98,10,105105,98,10sortComputer50,71,371,50,3sort2023/2/6北京大學6可編程數據處理器數據相同，程序不同Computer98,10,105105,98,10sortComputer98,10,105213add2023/2/6北京大學7馮·諾依曼模型著眼于計算機的內部結構,定義了處理過程4個子系統(tǒng):存儲器,算術邏輯單元,控制單元,輸入/輸出單元程序必須存儲在存儲器中程序由有限的指令組成,指令順序執(zhí)行2023/2/6北京大學8計算機如何工作計算機的工作可歸納為IPSOInput:從輸入設備讀入信息Process(The3C’s)?CalculateCompareCopyStorage:將數據存放到內存或外存Output:輸出到輸出設備2023/2/6北京大學9計算機的類型按照性能和規(guī)模分類巨型機大型機中型機小型機工作站個人計算機臺式計算機筆記本/移動式/便攜式計算機個人數字處理（PDA）進入90年代后服務器其中，性能極高的服務器，一般稱為“超級服務器”2023/2/6北京大學10計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)其它系統(tǒng)軟件應用軟件2023/2/6北京大學11計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的層次關系2023/2/6北京大學12計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的層次關系2023/2/6北京大學13計算機硬件系統(tǒng)-從“馮·諾依曼”結構出發(fā)-從計算機外觀出發(fā)（由外而內）2023/2/6北京大學15硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)存儲器運算器控制器輸入設備輸出設備輸入信息輸入信息CPU

CentralProcessUnit(中央處理器)2023/2/6北京大學16硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)存儲器CPU輸入設備輸出設備分解為內部存儲器外部存儲器2023/2/6北京大學17硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)適配器CPU輸入設備內部存儲器適配器輸出設備適配器外部存儲器外圍設備通過插入適配器上的端口，和適配器連接在一起2023/2/6北京大學18適配器硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)CPU輸入設備內部存儲器適配器輸出設備適配器外部存儲器

如何將這些部件連接起來？芯片組2023/2/6北京大學19適配器硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)CPU輸入設備適配器輸出設備適配器外部存儲器

如何將這些部件連接起來？芯片組總線(Bus)內部存儲器2023/2/6北京大學20適配器輸出設備適配器硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)存在很多類型的總線；每一條總線一般會連接多個適配器；CPU輸入設備適配器外部存儲器芯片組內部存儲器每一個適配器通過插入總線上的插槽/插座，和總線連接在一起“CPU”和“內部存儲器”是2個例外：它們不需要通過適配器就能和總線連接;或者說：只有外圍設備才需要通過適配器和總線相連“CPU”和“內部存儲器”是兩個例外：它們不需要通過適配器就能和總線連接?；蛘哒f：只有外圍設備才需要通過適配器和總線相連。2023/2/621芯片組適配器輸入設備適配器輸入設備適配器輸入設備適配器輸入設備適配器輸出設備適配器輸出設備適配器輸出設備適配器輸出設備CPU適配器適配器外存外存適配器適配器外存外存內存內存硬件系統(tǒng)基本結構

—從“馮·諾依曼”結構出發(fā)2023/2/6北京大學22硬件系統(tǒng)基本結構

—從計算機外觀出發(fā)（由外而內）主機(臥式機箱)顯示器(CRT)鍵盤鼠標音箱耳機2023/2/6北京大學23硬件系統(tǒng)基本結構

—從計算機外觀出發(fā)（由外而內）主機(計算設備、存儲設備)基本輸入設備(鍵盤、鼠標)基本輸出設備(顯示器)通訊設備其它外圍設備

這里面是啥？2023/2/6北京大學24主機內的硬件設備電源適配器CPU(CentralProcessingUnit)主存儲器

(MainMemory)/內部存儲器外部存儲器(ExternalStorage)外圍設備適配器/控制器顯示器適配器(顯卡)以太網適配器(網卡)聲音適配器(聲卡)鼠標適配器、鍵盤適配器…

…主板(MotherBoard,MainBoard,SystemBoard)2023/2/6北京大學25外圍設備適配器CPU主機內硬件系統(tǒng)的基本結構主存儲器(內存)外部存儲器主板電源適配器以太網適配器顯示器適配器集線器顯示器音響麥克風聲音適配器鼠標鍵盤主機

這里面是啥？2023/2/6北京大學26主板上的主要部件總線(Bus)前端總線(Front-SideBus,FSB)【CPU芯片組】內存總線(MemoryBus)【內存芯片組】高速圖形總線【顯卡芯片組】PCI-E，AGP外部存儲器總線【硬盤、光驅芯片組】SATA，IDE，SCSI低速設備總線(LPC)【BIOS芯片組】【鍵盤適配器、鼠標適配器、軟驅適配器、…芯片組】通用型總線【其它外設適配器芯片組】USB(UniversalSerialBus)PCI，ISA內部總線(InternalBus)【芯片組內部互聯】接口：插槽(Slot)，插座(Socket)，端口(Port)CPU插槽/座，內存插槽，PCI(-E)插槽，ISA插槽鼠標端口，鍵盤端口，USB端口芯片組(Chipset)北橋芯片(NorthBridge)：內存、顯卡南橋芯片(SouthBridge)：其他設備BIOS(BasicInput/OutputSystem)2023/2/6北京大學27主板上硬件系統(tǒng)的基本結構CPU北橋芯片前端總線CPU插槽/座內部總線內存插槽內存內存總線顯卡圖形總線顯卡插槽PCI總線ISA總線PCI插槽ISA插槽BIOS南橋芯片外存適配器USB適配器網絡適配器聲音適配器LPC總線低速設備適配器軟驅適配器鍵盤適配器鼠標適配器LPC總線一組端口芯片組……CMOS連接電纜一個真實的主板北橋芯片PCI插槽CMOS電池BIOSSATA外存端口IDE外存端口軟驅端口主板電源端口超級IO芯片組內存插槽CPU插座CPU風扇電源CPU風扇基座聲音適配器網絡適配器PCI-E插槽外圍設備端口南橋芯片2023/2/6北京大學2809/20/09北京大學29BIOS(BasicInput/OutputSystem)?基本輸入輸出系統(tǒng)主板上的一塊只讀的芯片，其中固化了一組程序用于：操作系統(tǒng)的引導、對CMOS中參數的設置CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)?互補金屬氧化物半導體主板上的一塊可讀寫的芯片，用來保存當前系統(tǒng)的硬件配置和用戶對系統(tǒng)某些參數的設定（如系統(tǒng)時間）需要一塊電池為其供電（CMOS電池）BIOS和CMOSBIOS是英文“BasicInputOutputSystem”的縮略語，直譯過來后中文名稱就是“基本輸入輸出系統(tǒng)”。其實，它是一組固化到計算機內主板上一個ROM芯片上的程序，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設置信息、開機后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序。其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制。CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，里面裝的是關于系統(tǒng)配置的具體參數，其內容可通過設置程序進行讀寫。CMOSRAM芯片靠后備電池供電，即使系統(tǒng)掉電后信息也不會丟失。BIOS與CMOS既相關又不同：BIOS中的系統(tǒng)設置程序是完成CMOS參數設置的手段ROMBIOS硬盤RAM②執(zhí)行自舉程序⑥執(zhí)行引導程序序讀出引導程④CPU①執(zhí)行加電自檢程序⑤裝入引導程序⑦裝入操作系統(tǒng)CMOS？從何處啟動③⑧運行操作系統(tǒng)顯示初始界面tg152、關于BIOS下面的說法哪個是正確的：

A）BIOS是計算機基本輸入輸出系統(tǒng)軟件的簡稱。

B）BIOS里包含了鍵盤、鼠標、聲卡、圖形界面顯器等常用輸入輸出設備的驅動程序。

C）BIOS一般由操作系統(tǒng)廠商來開發(fā)完成。

D）BIOS能提供各種文件拷貝、復制、刪除以及目錄維護等文件管理功能?！痉治觥窟xA

B中BIOS只存一些系統(tǒng)啟動的基本信息，這些設備的驅動程序是不存的。

C項中BIOS一般是由單獨的芯片廠家生產的，最著名的都是臺灣的三家。

D項中，固件BIOS根本這些功能。BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）是一組固化在計算機內（C）上一個ROM芯片上的程序。Noip12A.控制器B.CPUC.主板D.內存條E.硬盤插槽適配器端口主板連接關系：

主板適配器外圍設備外圍設備適配器通過主板上的

插槽與主板相連外圍設備通過適配器上的端口與適配器相連2023/2/6北京大學34主機箱內的主要部件計算機系統(tǒng)的核心設備，其基本功能就是按照程序執(zhí)行指令。決定CPU性能的主要因素包括：主頻和核心數目：CPU執(zhí)行指令的速度數據字長：數據總線的二進制位數地址長度：地址總線寬度指令集：指令系統(tǒng)的處理能力（復雜指令，精簡指令）等。在實際選購CPU時，則主要從CPU的制造商、CPU型號、主頻、核心數目、高速緩存的容量等幾個方面考慮。CPU，中央處理器（CentralProcessingUnit）IntelAMD

北大眾志

……2023/2/6北京大學35主機箱內的主要部件總線是一組為系統(tǒng)部件之間數據傳送的公用信號線，具有匯集與分配數據信號、選擇發(fā)送信號的部件與接收信號的部件、總線控制權的建立與轉移等功能?？偩€標準ISA（IndustrialStandardArchitectureBus）：16位，EISA總線PCI（PeripheralComponentInterconnectionBus）：32/64位PCI-E（PCIExpress）：X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道規(guī)格USB（UniversalSerialBus）：由IBM、Intel及Microsoft等多家公司共同開發(fā)的新型外設連接技術

地址總線是專門用于傳遞地址信息的,它必定是由CPU發(fā)出的。

因此是單方向,即由CPU發(fā)出,傳送到各個部件或外設。其寬度決定了處理器能直接訪問的主存容量大小。如8086有20根地址線，使用這20根地址線上不同地址信息的組合，可直接對2^20=1M個存儲單元進行訪問；PentiumII有36根地址線，因此它可直接尋址的最大地址范圍為2^36=64G。數據線用來傳送數據信號,它是雙向的,即數據既可以由CPU送到存儲器和外設,也可以由存儲器和外設送到CPU。數據總線的位數(也稱總線寬度)是微型計算機的一個重要指標.它與CPU的位數相對應，決定了一次傳輸數據的長度，字長。但數據的含義是廣義的,數據線上傳送的信號不一定是真正的數據,可以是指令碼、狀態(tài)量、也可以是一個控制量。控制總線是雙向的，用于傳送控制信號的,其中包括CPU送往存儲器和輸入/輸出接口電路的控制信號如讀信號、寫信號、中斷響應信號、中斷請求信號、準備就緒信號等。中央處理器（CPU）能訪問的最大存儲器容量取決于（）。(NOIP8NOIP7)A）地址總線

B）數據總線C）控制總線D）實際內存容量計算機系統(tǒng)總線上傳送的信號有（）(NOI6)

A.地址信號與控制信號B.數據信號、控制信號與地址信號

C.控制信號與數據信號D.數據信號與地址信號2023/2/6北京大學38主機箱內的主要部件接口主要包括內部接口、擴展插槽和外部接口三類，有些設備是直接焊接在主板上，有些則可以插拔更換，體現了計算機硬件系統(tǒng)的可擴展型。內部接口：CPU、芯片組、主存儲器、軟磁盤、硬磁盤（IntegratedDeviceElectronics，IDE；SmallComputerSystemInterface，SCSI，SerialATA，SATA）

擴展槽：顯示卡、磁盤接口卡、調制解調卡、聲音卡、解壓縮卡等。（ISA,PCI）外部接口：鍵盤、鼠標、串口、并口、USB2023/2/6北京大學39主機箱內的主要部件不同級別的存儲設備存儲設備主要用于存放計算機指令以及所要處理的數據。由于CPU處理速度非常快，而從存儲器中獲取數據的速度往往跟不上其步調。因此，在計算機內設有不同訪問速度的存儲設備，以配合CPU處理數據的需要。高速緩沖存儲器，英文名稱cache高速緩沖存儲器是存在于主存與CPU之間的一級存儲器，由靜態(tài)存儲芯片(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。2023/2/6北京大學41主機箱內的主要部件主存儲器（內存）是用大規(guī)模集成電路的半導體芯片組成的。它是一種隨機存取存儲器（RandomAccessMemory，RAM）。它具有“易失特性”。從內存中存取數據的速度比較快，是CPU工作時所處理數據的直接來源。概念：RAM,ROM,PROM,EPROM.主存儲器的大小是計算機系統(tǒng)工作的性能指標之一。當前個人計算機內存配置：256M、512M、1G、2G、4G2023/2/6北京大學42主機箱內的主要部件相對于主存儲器，外存儲器的容量要大得多，但存取速度卻低很多。外存儲器的主要種類包括：硬盤、磁帶/磁帶機、光盤/光盤驅動器、軟盤/驅動器等從物理工作原理上講，它們是利用物質的光、電、磁等物理特性，來表示0/1數據。有關它們的結構和工作原理，將在下一講中介紹。2023/2/6北京大學43主機箱內的主要部件硬盤磁帶磁帶機光驅軟盤光盤軟驅

信息。輔存又稱外存或海量存儲器。2、按存儲介質和作用機理分類⑴磁存儲器，主要有磁芯、磁帶、磁盤、磁泡和磁鼓。⑵光存儲器，只讀式CD-ROM、可擦寫光盤，還有一種介于磁和光之間的存儲設備叫磁光盤（MO盤）。⑶半導體存儲器，當前計算機系統(tǒng)的主存主要用半導體存儲器。3、按存取方式分類⑴微機內部①可讀寫存儲器RAM，特點是存儲器中的信息可讀可寫，半導體RAM斷電后信息會全部丟失（易失性）。②只讀存儲器ROM，特點是存儲器中信息只能讀出，不能寫入，關機后信息不會丟失（非易失性）。

⑵微機外部①直接存取存儲器DAM，如磁盤、光盤等，可直接對存儲器中任何單元進行訪問，存取時間與存儲單元的物理位置無關。②順序存取存儲器SAM，如磁帶。對存儲單元的訪問是按順序進行的，與存儲單元的物理位置有關。二、存儲器的性能指標

1、存儲器容量存儲器容量是指存儲器可以容納的二進制信息總量，即存儲信息的總位（Bit）數。設微機的地址線和數據線位數分別是p和q，則該存儲器芯片的地址單元總數為2p，該存儲器芯片的位容量為2p×q。例如：存儲器芯片6116，地址線有11根，數據線有8根則該芯片的位容量是：位容量=211×8=2048×8=16384位存儲器通常是以字節(jié)為單位編址的，一個字節(jié)有8位，所以有時也用字節(jié)容量表示存儲器容量，例如上面講的6116芯片的容量為2KB，記作2K×8，其中：

1KB=1024B(Byte)=1024×8=8192位存儲器容量越大，則存儲的信息越多。目前存儲器芯片的容量越來越大，價格在不斷地降低，這主要得益于大規(guī)模集成電路的發(fā)展。2、存取速度存儲器的速度直接影響計算機的速度。存取速度可用存取時間和存儲周期這兩個時間參數來衡量。存取時間是指CPU發(fā)出有效存儲器地址從而啟動一次存儲器讀寫操作，到該讀寫操作完成所經歷的時間，這個時間越小，則存取速度越快。目前，高速緩沖存儲器的存取時間已小于5ns。存儲周期是連續(xù)啟動兩次獨立的存儲器操作所需要的最小時間間隔，這個時間一般略大于存取時間。3、可靠性存儲器的可靠性用MTBF(MeanTimeBetweenFailures)平均故障間隔時間來衡量，MTBF越長，可靠性越高，內存儲器常采用糾錯編碼技術來延長MTBF以提高可靠性。4、性能/價格比這是一個綜合性指標，性能主要包括上述三項指標—存儲容量、存儲速度和可靠性。對不同用途的存儲器有不同的要求。例如，有的存儲器要求存儲容量，則就以存儲容量為主；有的存儲器如高速緩沖器，則以存儲速度為主。第二節(jié)半導體存儲器一、半導體存儲器的特點分類

1、半導體存儲器的特點⑴速度快，存取時間可到ns級；⑵集成度高，不僅存儲單元所占的空間小，而且譯碼電路和緩沖寄存器、讀出寫入電路等都制作在同一芯片中。目前已達到單片1024Mb（相當于128M字節(jié)）。⑶非破壞性讀出，即信息讀出后存儲單元中的信息還在，特別是靜態(tài)RAM，讀出后不需要再生。⑷信息的易失性（對RAM），即斷電后信息丟失。⑸信息的揮發(fā)性（對DRAM），即存儲的信息過一定時間要丟失，所以要周期地再生（刷新）。⑹功耗低，特別是CMOS存儲器。⑺體積小，價格在不斷地下降。

2、半導體存儲器的分類半導體存儲器的分類如圖9.1所示。主要分為兩大類，可讀寫存儲器RAM和只讀存儲器ROM。

RAM分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動態(tài)RAM（DRAM）兩種。目前計算機內的主存儲器都是DRAM，它的集成度高、功耗很低，缺點是需要再生。SRAM是非揮發(fā)的，所以不需要再生，但集成度比DRAM要低，計算機中的高速緩沖存儲器大多用SRAM.

現在有一些新的RAM，如組合RAM（IRAM），將刷新電路與DRAM集成在一起；非易失RAM（NVRAM），實際上是由SRAM和EEPROM共同構成。正常情況下，它和一般SRAM一樣，而在系統(tǒng)掉電瞬間它把SRAM中的信2023/2/6北京大學50基本輸入輸出設備基本輸入設備鍵盤鼠標基本輸出設備顯示器2023/2/6北京大學51鍵盤兩種不同型號的鍵盤2023/2/6北京大學52鼠標(a)鼠標

(b)跟蹤球

(c)觸摸板

指點設備：圖形用戶界面2023/2/6北京大學53顯示器和顯卡顯示器和顯卡共同完成計算機的輸出功能顯卡主要技術指標：圖形加速、顯存顯卡規(guī)格：CGA(ColorGraphicsAdapter)EGA(EnhancedGraphicsAdapter)VGA(VideoGraphicsArray)SVGA(800×600)XGA(ExtendedGraphicArray)顯示器插口2023/2/6北京大學54顯示器和顯卡顯示器：CRT(CathodeRayTube，陰極射線管)、

LCD（LiquidCrystalDisplay，平板液晶）顯示器的主要技術指標（目前LCD已成為主流）尺寸：例如：15英寸、17英寸、19英寸、24寸寬屏等。點距：顯示屏幕的象素間距，例如：0.28mm

分辨率：分辨率是指屏幕上可以容納的像素的個數，刷新頻率：即每秒刷新屏幕的次數。水平刷新頻率：電子束每秒在水平方向的掃描次數輻射性和綠色環(huán)保能力。2023/2/6北京大學55顯示器（a）CRT顯示器

（b）LCD顯示器

2023/2/6北京大學56通信設備網絡適配器無線網卡調制解調器局域網網線插口2023/2/6北京大學57外圍設備打印機液晶投影儀手寫板/圖形輸入板/數字化板掃描儀/數碼照相機/數碼攝像機聲卡/麥克/音箱2023/2/6北京大學58主板/系統(tǒng)總線CPU及其他芯片內存外存儲器接口外部設備接口/接口卡…網卡顯卡聲卡…計算機硬件組成－小結59計算機軟件系統(tǒng)2023/2/6北京大學60計算機軟件系統(tǒng)的組成面向硬件連接面向應用軟件開發(fā)計算機中最基礎、最核心的軟件面向人們的各類實際需求2023/2/6北京大學61操作系統(tǒng)的地位系統(tǒng)軟件驅動程序2023/2/6北京大學62操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件的主要任務是管理計算機系統(tǒng)的硬件資源和信息資源（程序和數據）。此外它還要為計算機上各種硬軟件的運行及其相互通信提供支持，并為計算機的用戶和管理人員提供各種服務。2023/2/6北京大學63操作系統(tǒng)的引導在計算機的電源接通，硬件開始工作后，首先必須把操作系統(tǒng)的常駐內核從磁盤裝入主存儲器，并且使它進入正常工作狀態(tài)，這樣的一個過程稱為操作系統(tǒng)的引導（SystemBooting）。只有操作系統(tǒng)正常工作之后，整個計算機系統(tǒng)的工作才能夠繼續(xù)，能夠開始接受和執(zhí)行用戶命令。2023/2/6北京大學64操作系統(tǒng)程序OS內核BIOS操作系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學65操作系統(tǒng)的引導1）計算機的電源接通；2）CPU就緒：CPU上電后首先完成復位操作，使自身處于“就緒”狀態(tài)，然后搜尋BIOS，以確定如何繼續(xù)動作。BIOS是基本輸入輸出系統(tǒng)（BasicInput/OutputSystem）的簡稱，是存儲在一個只讀存儲芯片（ROM，人們也經常把這個芯片稱為BIOS，BOIS芯片安裝在微機的主板上）里的一組指令，也就是一個程序。CPU找到BIOS后開始執(zhí)行這個程序。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學66操作系統(tǒng)的引導3）設備檢查：BIOS啟動程序的開始是一段檢測程序，依次檢查各硬部件（內存、鍵盤、總線及各個擴展卡等）是否進入正常狀態(tài)。在全部檢測無誤之后，BIOS中的啟動程序被復制到內存，這是因為在內存里程序執(zhí)行速度更快一些。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學67操作系統(tǒng)的引導4）裝載引導程序：通過BIOS的指示，尋找操作系統(tǒng)的“引導程序”（BOOT程序）。引導程序被找到后即被裝入內存?！耙龑С绦颉笔且粋€小程序，它的工作就是把操作系統(tǒng)的常駐內核由磁盤復制到內存并安置好。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學68操作系統(tǒng)的引導5）執(zhí)行引導程序：引導程序完成把操作系統(tǒng)的常駐內核裝入內存的工作并令其開始工作。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學69操作系統(tǒng)的引導6）進行系統(tǒng)配置：操作系統(tǒng)的內核按照一個“系統(tǒng)配置”文件（config.sys）以及這一臺計算機本身的硬件特點，裝置各種軟件接口程序和設定一系列參數。其主要工作是，裝入各有關硬件部件的驅動程序，它們由磁盤調入內存的指定位置，設置文件緩沖區(qū)等等。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學70操作系統(tǒng)的引導7）裝入“命令解釋器”模塊：此時，系統(tǒng)已經能夠執(zhí)行DOS操作命令了。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學71操作系統(tǒng)的引導8）批處理：系統(tǒng)自動執(zhí)行一個名為AUTOEXEC.BAT的批處理程序。AUTOEXEC.BAT是位于啟動磁盤根目錄下的一個文件，其內容是一系列DOS命令。當這些命令都執(zhí)行完畢后，DOS系統(tǒng)的引導全部完成，進入正常的交互式命令執(zhí)行狀態(tài)。應該注意的是，在操作系統(tǒng)引導的整個過程中，如果在上述的某個環(huán)節(jié)出現了無法克服的問題，計算機就不能正常啟動。這時需要找出問題后并排除后，重新啟動。DOS系統(tǒng)的引導2023/2/6北京大學72操作系統(tǒng)的引導對于Windows一類具有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，前面的啟動過程與DOS相似，但后期還需要完成圖形界面的建立等許多操作。2023/2/6北京大學73操作系統(tǒng)的功能計算機各種硬件資源的管理：主要包括CPU的調度和管理、主存儲器及虛擬存儲空間（可尋址空間）的分配和管理、輸入/輸出設備管理及其通信支持等。對磁盤存儲的信息資源的管理：主要是實現計算機“文件系統(tǒng)”。管理和監(jiān)控當前在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的各項任務（包括各種應用程序），并協(xié)調它們正確工作。保證計算機系統(tǒng)的安全性。2023/2/6北京大學74操作系統(tǒng)的功能-硬件管理管理和分配系統(tǒng)資源CPU管理存儲管理輸入/輸出（I/O）設備管理2023/2/6北京大學75操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理–多任務和多用戶對CPU的管理實際上就是對CPU工作時間的管理。CPU時間是計算機中最重要的資源，因為CPU是計算機里最基本的工作部件。多任務操作系統(tǒng)就是指那些允許多個任務同時處在執(zhí)行狀態(tài)之中的操作系統(tǒng)。有些操作系統(tǒng)允許同時有多個用戶使用同一臺計算機，這種操作系統(tǒng)稱為多用戶操作系統(tǒng)。2023/2/6北京大學76操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理—獨占

CPU芯片在每個時刻只執(zhí)行一條指令，這意味著它在一個時刻只能為一個程序工作，一個程序要執(zhí)行必須得到CPU的時間。如果某個程序占用了CPU進行計算，當另一個程序也要工作時，就必須設法使前一個程序讓出CPU的一段時間。2023/2/6北京大學77操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理–分時多任務操作系統(tǒng)的工作方式允許多個任務共享系統(tǒng)資源，這種情況要求CPU