第一章导论

计算机系统分为4个组成部分:计算机硬件,操作系统,系统程序,用户。

计算器系统组织

  • 硬件随时通过系统总线向CPU发出信号,触发中断;
  • 软件通过特殊操作(系统调用)触发中断。

内存是处理器可以直接访问的唯一的大容量存储区域。

计算机系统体系结构

  • 多处理器系统优点:

    1. 增加吞吐量
    2. 规模经济
    3. 增加可靠性。
  • 非对称多处理:

    一个主处理器控制系统,其他处理器索要任务或做预先定义的任务,主从关系。

  • 对称多处理(SMP):

    每个处理器都要完成操作系统中的所有任务。

  • 集群系统:

    由多个独立的系统耦合起来的。通常提供高可用性服务。

  • 非对称集群:

    一台机器处于热备份模式,另一台运行应用程序,热备份主机只监视活动服务器。如果该服务器失效,热备份主机顶替。

  • 对称集群:

    所有主机都运行程序,互相监视,更高效。

  • 并行集群:

    运行多个主机访问共享存储上的相同数据。

操作系统结构

分时操作系统采用CPU调度以及多道程序设计

  • 操作系统操作

    1. 双重模式操作:

      分为用户模式以及监督程序模式。在计算机硬件中增加一个模式位表示当前模式,便于区分操作系统执行的任务和用户执行的任务。避免在用户模式先执行了可能引起损害的特权指令。一旦出现错误,操作系统就会发出信号,终止程序运行。

    2. 定时器:

      防止用户程序陷入死循环或不调用系统服务,不将控制权返回操作系统。对用户程序有期望的时间值,一旦中断次数超过期望,就认为程序死循环,终止运行。

进程管理

  • 处于执行中的程序被称为进程。
  • 进程是系统工作的单元。

  • 操作系统关于进程的操作:

    1. 创建于删除用户和系统进程
    2. 挂起和重启进程
    3. 提供进程同步机制
    4. 提供进程通信机制
    5. 提供死锁处理机制

内存管理

  • 操作系统负责:
    记录内存哪部分正在被使用以及使用者
    当有内存空间时,决定哪些进程装入内存
    根据需要分配和释放内存空间

存储管理

文件系统管理

  • 操作系统负责:
    1. 创建和删除文件
    2. 创建和删除目录来组织文件
    3. 提供操作文件和目录的原语
    4. 将文件映射到二级存储上
    5. 在稳定存储介质上备份文件

大容量存储器管理

  • 操作系统对硬盘管理的活动
    1. 空闲空间管理
    2. 存储空间分配
    3. 硬盘调度

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