《计算机操作系统》MOOC笔记1-计算机系统概论南京⼤学的骆斌⽼师主讲的，考研可能会⽤得上
计算机系统的组成
计算机系统：包括硬件⼦系统和软件⼦系统
2022年入梅出梅时间表硬件：借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合，是系统⼯作的实体
CPU，主存储器，I/O控制系统，外围设备
软件：各种程序和⽂件，⽤于指挥计算机系统按指定的要求进⾏协同⼯作
包括系统软件、⽀撑软件和应⽤软件
关键系统软件是：操作系统与语⾔处理程序
计算机系统的⽤户视图
计算机硬件系统组成
中央处理器
运算单元控制单元 ：解译机器指令
主存储器
外围设备
输⼊设备输出设备存储设备⽹络通信设备
总线
存储程序计算机体系结构
存储器是这个模型的核⼼
以运算单元为中⼼，控制流由指令流产⽣
采⽤存储程序原理，⾯向主存组织数据流
主存是按地址访问、线性编址的空间
指令由操作码和地址码组成
数据以⼆进制编码
总线
总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信⼲线，它是CPU、内存、输⼊输出设备传递信息的公⽤通道
计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的接⼝电路再与总线相连接，从⽽形成了计算机硬件系统
按照所传输的信息种类，总线包括⼀组控制线、⼀组数据线和⼀组地址线
内部总线：⽤于CPU芯⽚内部连接各元件
系统总线：⽤于连接CPU、存储器和各种 I/O模块等主要部件
通信总线：⽤于计算机系统之间通信（⽹络）
为了加快通信效率，系统总线也是分级的，PCI连接块设备（较快），E（ISA）总线连接字符设备（较慢）。
中央处理器（CPU）
中央处理器是计算机的运算核⼼（Core）和控制单元（ Control Unit），主要包括：
运算逻辑部件：⼀个或多个协运算器
寄存器部件：包括通⽤寄存器、控制与状态寄存器，以及⾼速缓冲存储器（Cache）
控制部件：实现各部件间联系的数据、控制及状态的内部总线；负责对指令译码、发出为完成每条指令所要执⾏操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件
存储器
L0 L1 L2 L3 L4都是挥发性存储，加电存储，断电失效
外围设备
设备类型
输⼊设备输出设备存储设备机机通信设备(本质上属于输⼊输出设备，但是不同⽹络设备块⼤⼩不⼀致（包，块，字）)设备控制⽅式
轮询⽅式：CPU忙式控制+数据交换
中断⽅式：CPU启动外围设备/中断+数据交换
DMA⽅式：CPU启动/中断，DMA独⽴进⾏数据交换
软件系统组成
系统软件：操作系统、实⽤程序、语⾔处理程序、数据库管理系统
操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制
实⽤程序为⽅便⽤户所设，如⽂本编辑等
语⾔处理程序把⽤汇编语⾔/⾼级语⾔编写的程序，翻译成可执⾏的机器语⾔程序
⽀撑软件有接⼝软件、⼯具软件、环境数据库，⽀持⽤户使⽤计算机的环境，提供开发⼯具
应⽤软件是⽤户按其需要⾃⾏编写的专⽤程序
软件开发的不同层次
计算机硬件系统：机器语⾔
-操作系统之资源管理：机器语⾔+⼴义指令（扩充了硬件资源管理）
操作系统之⽂件系统：机器语⾔+系统调⽤（扩充了信息资源管理）
数据库管理系统：+数据库语⾔（扩充了功能更强的信息资源管理）
语⾔处理程序：⾯向问题的语⾔
计算机程序的执⾏过程
操作系统的概念杨幂刘恺威机场吵架
OS是计算机系统最基础的系统软件，管理软硬件资源、控制程序执⾏，改善⼈机界⾯，合理组织计算机⼯作流程，为⽤户使⽤计算机提供良好运⾏环境
从⽤户⾓度看，OS管理计算机系统的各种资源，扩充硬件的功能，控制程序的执⾏
从⼈机交互看，OS是⽤户与机器的接⼝，提供良好的⼈机界⾯，⽅便⽤户使⽤计算机，在整个计算机系统中具有承上启下的地位从系统结构看，OS是⼀个⼤型软件系统，其功能复杂，体系庞⼤，采⽤层次式、模块化的程序结构
操作系统组成
进程调度⼦系统
进程通信⼦系统
内存管理⼦系统
设备管理⼦系统
⽂件管理⼦系统
⽹络通信⼦系统
作业控制⼦系统
马修波莫
从操作控制⽅式分类
多道批处理操作系统，脱机控制⽅式
分时操作系统，交互式控制⽅式
实时操作系统
从应⽤领域分类
服务器操作系统、并⾏操作系统
⽹络操作系统、分布式操作系统
个⼈机操作系统、⼿机操作系统
嵌⼊式操作系统、传感器操作系统
计算机的资源
-硬件资源处理器、内存、外设
信息资源数据、程序
资源的共享与分配⽅式
资源共享⽅式
独占使⽤⽅式
并发使⽤⽅式
资源分配策略
静态分配⽅式
动态分配⽅式
资源抢占⽅式
多道程序同时计算
CPU速度与I/O速度不匹配的⽭盾，⾮常突出
只有让多道程序同时进⼊内存争抢CPU运⾏，才可以够使得CPU和外围设备充分并⾏，从⽽提⾼计算机系统的使⽤效率
多道程序设计的特点
CPU与外部设备充分并⾏
外部设备之间充分并⾏
发挥CPU的使⽤效率
提⾼单位时间的算题量
多道程序的实现
为进⼊内存执⾏的程序建⽴管理实体：进程
高一历史教学计划如何使⽤资源：调⽤操作系统提供的服务例程(如何陷⼊操作系统)
如何复⽤CPU：调度程序(在CPU空闲时让其他程序运⾏)
如何使CPU与I/O设备充分并⾏：设备控制器与通道(专⽤的I/O处理器)
如何让正在运⾏的程序让出CPU：中断(中断正在执⾏的程序，引⼊OS处理)
计算机的操作⽅式
OS规定了合理操作计算机的⼯作流程
OS的操作接⼝——系统程序 OS提供给⽤户的功能级接⼝，为⽤户提供的解决操作计算机和计算共性问题的所有服务的集合
OS的两类作业级接⼝
脱机作业控制⽅式：作业控制语⾔
联机作业控制⽅式：操作控制命令
脱机作业的控制⽅式
OS：提供作业说明语⾔
⽤户：编写作业说明书，确定作业加⼯控制步骤，并与程序数据⼀并提交
操作员：通过控制台输⼊作业
OS：通过作业控制程序⾃动控制作业的执⾏
例：批处理OS的作业控制⽅式，UNIX的shell程序， DOS的bat⽂件
联机作业控制⽅式
计算机：提供终端（键盘/显⽰器）
⽤户：登录系统
OS：提供命令解释程序
⽤户：联机输⼊命令，直接控制作业步的执⾏
例：分时OS的交互控制⽅式
皮衣保养命令解释程序
命令解释程序：接受和执⾏⼀条⽤户提出的对作业的加⼯处理命令
当⼀个新的批作业被启动，或新的交互型⽤户登录进系统时，系统就⾃动地执⾏命令解释程序，负责读⼊控制卡或命令⾏，作出相应解释，并予以执⾏
会话语⾔：可编程的命令解释程序（shell）
梦幻西游攻略图形化的命令控制⽅式
多通道交互的命令控制⽅式