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