计算机

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

导论

操作系统的定义

计算机用户与计算机硬件之间运行的一个程序。

操作系统是一直运行在计算机上的程序，通常狭义上被称为内核（Kernel）程序

它是资源管理平台，运行程序的平台，也是为用户提供服务的平台

资源的分类

硬件资源：中央处理器、内存、硬盘、键盘等

软件资源：MS Office, eClipse, Visual Studio etc.

计算机系统的结构（层次结构）



计算机系统的组织方式

计组相关

1. 启动

2. 中断

现代操作系统一般被认为是以中断驱动的系统

分类

软中断

即通过软件触发中断。系统调用会触发软件中断。 如异常，除零（ divide by zero），不可以屏蔽

硬中断

即硬件通过向 CPU发送信号来触发中断，一般对用户不可见，但可触发程序的运行。如网卡接收数据包，可以屏蔽

系统一般通过中断向量表来管理中断请求和中断服务程序之间的关系

中断的工作流程

3. I/O 结构

每个设备控制器（IO接口）负责相应类型的设备，如磁盘控制器负责磁盘，每个设备控制器拥有自己的本地缓冲器（buffer）和寄存器

直接内存访问(DMA)

高速外部设备直接与内存交换数据，不用CPU干预，速度快

io操作分类

同步

异步

4. 存储结构

一级存储设备（内存）

二级存储设备

磁盘

闪存

固态硬盘

计算机系统的体系结构

1. 单处理器系统

2. 多处理器系统

共享一个内存，操作系统可以运行在某一个CPU上或多个CPU上

多处理器环境下，不管多处理器还是多核处理器、每个处理器都需要有自己的寄存器和高速缓存，为什么？为了使得每个CPU单独运行，实现并行计算，提高计算能力

课上讨论题

分类

非对称处理器

对称处理器

多核处理器

多个处理器集成到一个芯片

3. 集群系统

多个计算机通过网络联合在一起组成的系统

分类

非对称集群

对称集群

操作系统的结构及操作

结构

批处理系统

多道程序系统

当一个程序进行IO操作，系统调度另一个程序来运行，以保证CPU的使用率最大

需要调度器和一定的调度机制

为了提高CPU使用率

多任务系统/分时系统

多用户交互式系统，每个任务赋予一定的时间片

为了公平

和多道程序的区别？1目的不同，2多道程序人机交互性差

操作

用户模式和内核模式，用模式位去区分

操作系统模式的分类

例子：系统调用，printf，系统从用户模式到内核模式

操作系统的管理内容

6.1 进程管理

6.2 内存管理

6.3 存储管理

6.4 I/O 子系统

其他计算机系统

分布式系统

其他专用系统

客户机/服务器计算

基于Web 计算

点对点计算