计算机操作系统-概述

计算机系统概览

• 计算机系统的组成
  计算机系统：硬件子系统和软件子系统
    =】硬件子系统：各种设备，包括CUP，主存，IO控制系统，外设等等
    =】软件子系统：各种程序和文件，用于值会计算机系统的硬件。最关键的软件就是操作系统和语言处理程序。

• 计算机硬件系统
  包括：中央处理器、主存储器、外设、总线。
  冯·诺伊曼模型（存储程序计算机）特点：
    =】以运算单元为中心，控制流由指令流产生
    =】数据以二进制编码
    =】指令由操作码和地址码组成
    =】主存是按地址访问，线性编码的空间
    =】采用存储数据原理，面向主存存储数据流
  1）、冯氏计算机以存储器为核心，总线（包括一组控制线、一组地址线、一组数据线）作为沟通各个设备的桥梁，协调各个设备共同工作。
  2）、总线也可以分为内部总线（用于CPU芯片内部各元件的连接）和系统总线（连接CPU、IO模块、存储器）还有通信总线（网络连接线路）
  3）、系统总线本身也有不同的种类（传输速度不同），CPU通过北桥到南桥再到USB端口这样的流程来控制全局。
    =】CPU和内存之间有专门的总线由北桥控制器连接
    =】北桥控制器还连接着南桥控制器，南桥控制着PCI总线，连接着各种PCI设备
    =】南桥又连接着E(ISA)总线，这个总线有鼠标、键盘、COM口使用
  中央处理器（CPU）包括：运算器、控制器、寄存器。
  存储器：寄存器==》L1、L2、L3等高速缓存==》内存==》固态==》普通存储器==》网络存储。

• 计算机软件系统
  系统软件（操作系统之类的）、支撑软件（接口软件、工具软件之类的）、应用软件。

• 计算机操作技术的发展
    一开始都是手动的（把一堆开关设置成地址，然后按装入地址按钮；然后再把这一堆开关设置成要执行的机器指令，再按装入数据按钮；所有的指令都装入之后，然后设置到首地址，开始执行）。
    这个很麻烦，为了解决程序装入的问题，需要一个装入程序的程序，这个特殊的程序不需要变化，写在只读存储器中，一开机就执行这个程序，然后把真正需要执行的程序通过这个特殊程序装入内存执行。
    装入程序是自动的，但是得要人把程序纸带装到计算机里面，所以有了批处理系统，有一个监督软件可以成批的将程序一个接一个的执行，操作员可以一次输入多个程序。
    但是，一次输入多个程序，计算机也是一个接一个的执行，必须要多个程序并发执行才能充分利用计算机系统。于是有了操作系统来控制多个程序并发、切换执行。

• 操作系统（管理硬件、软件各种资源）
    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。
    操作系统可以对程序员屏蔽对硬件的控制细节，由驱动程序直接控制硬件，程序员可以直接使用驱动程序的接口。
    现代操作系统都是多道程序系统，在内存中装入多道程序，并发执行，为了管理内存中的这些不同的程序，就引入了对应与程序的“进程”的概念
  多道程序实现的要点：
    - 如何使用资源：调用操作系统提供的服务例程。
    - 如何复用CUP：调度程序
    - 如何使CPU和I/O设备充分并行：设备控制器与专用的I/O处理器
    - 如何让正在运行的程序让出CPU：系统中断