计算机操作系统笔记（一）
第一章 操作系统概述
计算机发展史
电子真空管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、微机、GUI、移动计算
计算机系统
计算机硬件系统：电、磁、光、机械物理部件
计算机软件系统：程序文件，指挥计算机系统协同工作、系统软件、支撑关键和应用软件
关键系统软件：操作系统与语言处理软件
用户视角App
应用程序员 Language process software
语言处理设计者 操作系统
操作系统设计者 计算机硬件
计算机硬件系统：中央处理器、主存储器、外设
中央处理器：运算单元、控制单元
程序存储计算机
冯诺依曼体系：存储器、控制、运算、输入、输出
总线：控制、地址、数据
内部总线：CPU内部
系统总线：CPU与外设
通信总线：计算机系统之间的通信
CPU：运算单元、寄存器、控制部件
CPU与外设交换信息的方式：无条件、查询、中断、DMA
外设类型：输入设备、输出设备、输入输出设备
计算机软件系统的组成
系统软件：操作系统、实用程序、语言处理程序、数据库管理软件
实用程序：方便程序员所设，如文本编辑器
语言处理程序：汇编、高级语言编写
支撑软件：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。
应用软件：自行编写的专用程序。
程序员的视角
程序员 机器指令->计算机硬件
程序员 DBL->DBMS
程序员 高级语言->支撑软件
程序员 扩展->OS+使用软件
高级语言->转换程序->编译解释->目标代码->链接程序->可执行程序->装入程序->内存执行程序
汇编语言->汇编程序->编译解释->目标代码->链接程序->可执行程序->装入程序->内存执行程序
1.3 计算机操作技术发展
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开关表示，按钮控制，亮灯显示
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机器程序语言->装入程序->内存储器
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引入汇编语言，简单批处理，半自动。磁盘，自动。
操作系统功能：进程调度、进程控制、内存管理、设备管理、文件管理、网络通信、作业控制。
操作系统类型：多批道处理、分时交互控制、实时
操作系统应用领域：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、
个人机器操作系统、手机操作系统、嵌入式操作系统、传感器操作系统
1-6资源管理角度
处理器资源：哪个程序占有处理器？
内存管理:程序数据在内存中如何分布？
设备管理：如何分配和去配使用设备？
信息资源管理：如何访问文件信息？
信号量资源：如何管理进程之间的通信？
资源分配：静态分配、动态分配、资源抢占
资源使用方式：独占、并发
驱动程序：屏蔽资源使用的底层细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。
1.7 控制程序角度
掌握多道程序设计的概念
理解多道程序同时计算
掌握多道程序设计的优点
CPU与IO速度不匹配，只有让多道程序同时进入CPU运行才可以使CPU与外设充分并行、从而提高计算机系统的使用效率。
多道程序设计的概念：多个程序同时进入计算机的主存储器进行计算
特点：1.cpu与外设充分并行、2.外设之间充分并行、3.发挥cpu使用效率
进程：为进入内存执行的程序建立的管理实体。
操作系统管理控制进程协调管理各类资源在进程之间的使用。
处理器的管理和调用
主存储器的管理和调用
其他资源的管理和调用
多道程序实现要点：如何使用资源、如何复用CPU、如何使CPU与IO设备充分并实行、如何使正在执行的进程让出CPU
1.8操作系统控制计算机的角度
掌握计算机操作控制方式
理解脱机作业控制 方式
理解联机作业控制方式
掌握 命令解释程序及处理过程
脱机作业控制方式：
计算机提供作业说明语言，用户编写作业说明书，并与程序一起提交，操作员通过控制台输入作业，操作系统通过作业控制程序自动控制作业的执行。例如批处理的作业控制方式、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，用户等于系统，操作系统提供命令解释程序，用户联机输入命令，直接控制作业。例如分时的操作系统的交互控制方式。
1.9 人机交互的角度
U OS人机交互部分
K OS人机交互技术的发展
U OS WIMP界面
K 多媒体计算机的人机交互
K 虚拟现实系统的人机交互
OS改善人机界面，
人机交互设备有：传统终端设备、新型模式是被设备
OS的人机交互部分用于控制有关设备运行和理解执行设备传来的命令。
人机交互->computer system friendly study hot point
发展：行命令控制方式1960，全屏控制方式1970
sTanford Plan， 1960-1980广泛应用，
强调人是人机交互的中心而非技术
引入鼠标、菜单与空口控制。
WIMP界面
缘起70年代后期XerOX原型机Star 指示装置
Windows,Icon,Menu,Pointing Device
苹果公司最初采用WIMP并大力推动
1990广发使用
多媒体计算机
1985年的MAC把vedio、Graph和人机交互控制结合起来
构成：多媒体硬件平台、多媒体OS、GUI，支持多通道交互。
虚拟现实操作系统
1980，virtual reality
1.10 程序员接口的角度
M OS程序接口
M 调用的实现机制
M 调用的实现要点
程序接口-系统调用
系统调用:OS实现的完成某种特定功能的过程，为所有运行程序提供访问操作系统的接口。
系统调用的实现机制：
陷入处理机制：计算机系统中控制和实现系统调用的机制
陷入指令：中断指令，为实现系统调用的终端命令
每个系统调用都实现规定了编号并在约定的寄存器中规定了传递给内部处理程序的参数，包括入口参数和出口参数。
要点：
编写系统调用处理程序，
设计入口地址表，每个入口地址指向一个系统调用处理程序，陷入处理机制需要开票保护区，才能恢复正常运行。
流程：
1.11 系统结构
U OS软件的规模
U OS的构建与设计原则
K OS的内核
U OS实现的层次式结构模型
规模：大规模软件系统
1960年代由操作系统发展，体系结构、模块开发、测试验证、演化与维护等研究直接推动了软件工程的诞生。
OS作为大型软件，结构设计很关键。
结构设计
OS构建：内核、进程、管程
设计概念：模块化、层次式、虚拟化。
单内核：内核中各部件杂然混居的形态，始于1960年代，如UNIX、Linux、Windows
微内核：80年代，实例化例子不多
混合内核
外内核
OS实现的层次结构
