操作系统概念 第一章导论

一、简介

操作系统是管理计算机硬件的软件。硬件必须提供适当机制，以确保计算机系统正确运行并且防止用户程序干扰系统的正常运行。

二、功能与组成

1、中间件：为应用程序开发人员提供其他功能的软件框架
2、CPU与设备控制器可以并发执行，并且竞争访问内存。

三、计算机系统的运行

1、开机的时候都发生了什么
当计算机电源打开或者重启以便开始运行时，它需要一个初始程序。该初始程序或引导程序通常很简单，一般位于计算机固件，如制度内存ROM，或电可擦可编程只读内存EEPROM。它初始化系统各个组件，从CPU寄存器，设备控制器到内存内容。引导程序必须知道如何加载操作系统并且开始执行系统。为了完成这个目标，一道程序必须定位操作系统内核并且加载内存

2、系统进程
系统程序在启动时加到内存而成为系统进程或系统后台程序，其生命周期和内核一样，对于linux和unix是首个系统进程init

3、软硬中断
硬件可以随时通过系统总线发送信号到CPU，以触发中断。软件可以通过执行系统调用触发中断

四、存储机构

1、cpu只能从内存中加载指令，因此执行程序必须位于内存

原因：
因为cpu运行所需的数据带宽非常大，而大的数据带宽只有CPU内部的L1，L2，L3（缓存）和主板上的内存才能满足，所以程序必须事先从外存加载到内存再由CPU调用。

2、存储设备层次
易失：寄存器，高速缓存，内存
不易失：固态硬盘，硬盘，光盘，磁带

注：当两个存储组件的访问时间或传输速率具有明显差异时，可以通过高速缓存来改善性能

五、CPU运行原理

1、①提取②解码③执行④写回
在冯诺依曼体系结构上运行时，一个典型的指令执行周期是，首先从内存中获取指令，并存到指令寄存器。接着，该指令被解码，也可能会从内存中获取操作数据并且存到内部寄存器。