作业系统L1－概说

电脑系统结构

• 硬体(Hardware)–提供基本运算资源
  • CPU, 记忆体, I/O 装置
• 作业系统(Operating System)
  • 控制和协调应用程序和使用者对於硬体的使用
• 应用程序(Application)–定义系统资源被用来解决使用者运算问题的方法
• 使用者(User)
  

OS定义

• 易於操作
• 执行
• 资源管理
• 监督者

韧体(firmware)

• 靴带式程序(bootstrap program)
• 时间:电源开启or重启
• 地点:ROM EPROM

中断

• (interrupt vector):储存被中断指令的位址
• 流程:经由中断向量(interrupt vector)转移到中断服务常式(interrupt routine)
  

中断型态:

• 轮询(Polling)
• 向量式中断系统

IO结构

IO完成後才交控制权

不必等IO便交还控制权

• 系统呼叫
• 装置状态表格(Device-status table):包含每一个I/O装置的进入点，指出装置的型态、地址、和状态

直接记忆体存取结构(DMA)

• 接近记忆体速度的IO装置
• 一个区块一次中断

IO子系统

• 缓冲(buffer):资料被传输时的暂时储存
• 快取(cache):储存部分资料在更快速的储存体，以提升性能
• spooling :一个工作的输出和其它工作的输入重叠

储存体架构

• 主记忆体:可直接存去的大型储存区

  • 随机存取
  • 可挥发

• 辅助记忆体:提供大量非挥发容量

• 磁碟: 磁碟表面被逻辑分成磁轨，磁轨再被分成磁区(sectors)

• 固态硬碟:比磁碟快、非挥发性

• 快取(cache):拷贝更快储存体系统;主记忆体可以视为辅助记忆体的快取

• 快取一致性(cache coherency):让所有的CPU在它们的快取有最新的数值
  

多处理器

优点:1.增加产量，2.经济度量，3.可信度

非对称多元处理(Asymmetric Multiprogramming)

对称多元处理(Symmetric Multiprogramming)

丛集式系统(Cluster)

    多个系统一起工作

• 由**储存区域网路(storage-area network,SAN)**共用储存体
• 非对称(asymmetric)丛集有一台机器处於热待机状态
• 对称(symmetric)丛集有多台主机正在执行应用程序，并且互相监督

多元程序规划(Multiprogramming)

双模式(Dual-mode)

• 使用者模式(User mode)
• 核心模式(kernel mode)
• 模式位元(Mode bit)
  
  使用计时器以避免无穷回圈或是行程霸占资源

行程管理

• 轮流执行(concurrently running):让CPU在许多行程/执行绪间轮流地执行来完成并行执行
• 单执行绪的行程有一个程序计数器(program counter)，指定下一个执行指令的位址
• 多执行绪行程对於每一个执行绪有一个程序计数器