計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)硬件組成

1、1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)是由硬件系統(tǒng)(hardwaresystem)和軟件系統(tǒng)(softwaresystem)兩部分組成的。硬件部分只讀存儲(chǔ)衿RCiM)陡機(jī)讀寫存儲(chǔ)器外苓懵弗超*睡盎，光蠱、U盤簫輸丸盪備熠盤、尿泳詵筆、圈樣村荷必強(qiáng)出誦客(顯示暮打印機(jī)-檜圖惶需，其他何札誦常懈說器,.宜卡、顯卡謹(jǐn).1、中央處理器中央處理器(CentralProcessingUnit,CPU)制作在一塊集成電路芯片上，也稱為微處理器(MicroProcessorUnit,MPU)。計(jì)算機(jī)利用中央處理器處理數(shù)據(jù)，利用存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。CPU是計(jì)算機(jī)硬件的核心，主要包括運(yùn)算器和控制器兩大部分，控制著整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2、的工作。計(jì)算機(jī)的性能主要取決于CPU的性能。運(yùn)算器又稱為算術(shù)邏輯單元(ArithmeticLogicUnit,ALU)。操作時(shí)，控制器從存儲(chǔ)器取出數(shù)據(jù)，運(yùn)算器進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算，并把處理后的結(jié)果送回存儲(chǔ)器?？刂破鞯闹饕饔檬鞘拐麄€(gè)計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)的運(yùn)行。執(zhí)行程序時(shí)，控制器從主存中取出相應(yīng)的指令數(shù)據(jù)，然后向其他功能部件發(fā)出指令所需的控制信號(hào)，完成相應(yīng)的操作，再?gòu)闹鞔嬷腥〕鱿乱粭l指令執(zhí)行，如此循環(huán)，直到程序完成。2、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中的記憶存儲(chǔ)部件。存儲(chǔ)器既能夠接受和保存數(shù)據(jù)，又能夠向其他部件提供數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存兩大類。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，習(xí)慣上把內(nèi)存、CPU合稱為主機(jī)。內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)

3、器分為隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器(RandomAccessMemory,RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ReadOnlyMemory,ROM)和高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)三類。內(nèi)存一般指的是RAM。硬盤一般指ROM。外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器主要包括硬盤、光盤、U盤和移動(dòng)硬盤等。ROM和RAM是計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的兩種型號(hào)，ROM表示的是只讀存儲(chǔ)器，即：它只能讀出信息，不能寫入信息，計(jì)算機(jī)關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息仍舊保存，一般用它存儲(chǔ)固定的系統(tǒng)軟件和字庫(kù)等。RAM表示的是讀寫存儲(chǔ)器，可其中的任一存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎?jì)算機(jī)關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息將不在保存，再次開機(jī)需要重新裝入，通常用來存放操作系統(tǒng)，各種正在運(yùn)行的軟件、輸入和輸出

4、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及與外存交換信息等，我們常說的內(nèi)存主要是指RAM。3、輸入設(shè)備輸入設(shè)備主要包括鍵盤、鼠標(biāo)等。鍵盤鍵盤是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。通過鍵盤可以向計(jì)算機(jī)輸入各種指令、程序、數(shù)據(jù)等。鼠標(biāo)鼠標(biāo)是微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，使用鼠標(biāo)可以方便地對(duì)圖形界面中的圖標(biāo)和菜單等進(jìn)行可視化操作。目前微機(jī)上使用的主要是第2代光電鼠標(biāo)，采用即插即拔的USB接口4、輸出設(shè)備輸出設(shè)備主要有顯示器和打印機(jī)等。(1)顯示器顯示器是微機(jī)必備的“軟拷貝”輸出設(shè)備，比較常見的是陰極射線管顯示器(CathodeRayTube，CRT)和液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)(2)打印機(jī)打印機(jī)是微機(jī)的常用的“硬

5、拷貝”輸出設(shè)備。在顯示器上輸出的圖像只能當(dāng)時(shí)查看。為了將圖像長(zhǎng)久保存，就需要使用打印機(jī)輸出。軟件系統(tǒng)所謂軟件是指為方便使用計(jì)算機(jī)和提高使用效率而組織的程序以及用于開發(fā)、使用和維護(hù)的有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。中央處理器控制器主機(jī)一主存儲(chǔ)器微型計(jì)*機(jī)系統(tǒng)外部設(shè)客系統(tǒng)軟粘軟件一輸入設(shè)備輸出設(shè)備1外存儲(chǔ)器-操作系統(tǒng)編譯和解移系統(tǒng)程序語(yǔ)言系統(tǒng)服務(wù)程序診斷軟件一網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用軟件文字處理軟杵信息管理系統(tǒng)各種應(yīng)用軟件包各種輔助軟件、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件Systemsoftware,由一組控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并管理其資源的程序組成，其主要功能包括：?jiǎn)?dòng)計(jì)算機(jī)，存儲(chǔ)、加載和執(zhí)行應(yīng)用程序，對(duì)文件進(jìn)行排

6、序、檢索，將程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言等。實(shí)際上，系統(tǒng)軟件可以看作用戶與計(jì)算機(jī)的接口，它為應(yīng)用軟件和用戶提供了控制、訪問硬件的手段，這些功能主要由操作系統(tǒng)完成。此外，編譯系統(tǒng)和各種工具軟件也屬此類，它們從另一方面輔助用戶使用計(jì)算機(jī)。下面分別介紹它們的功能。1.操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）操作系統(tǒng)是管理、控制和監(jiān)督計(jì)算機(jī)軟、硬件資源協(xié)調(diào)運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個(gè)：一是方便用戶使用計(jì)算機(jī)，二是用戶和計(jì)算機(jī)的接口。比如用戶鍵入一條簡(jiǎn)單的命令

7、就能自動(dòng)完成復(fù)雜的功能，這就是操作系統(tǒng)幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的效率。操作系統(tǒng)通常應(yīng)包括下列六大大功能模塊：（1）處理器管理：當(dāng)多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行時(shí)，解決處理器（CPU）時(shí)間的分配問題。（2）作業(yè)管理：完成某個(gè)獨(dú)立任務(wù)的程序及其所需的數(shù)據(jù)組成一個(gè)作業(yè)。作業(yè)管理的任務(wù)主要是為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)的界面使其方便地運(yùn)行自己的作業(yè)，并對(duì)所有進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度和控制，盡可能高效地利用整個(gè)系統(tǒng)的資源。（3）存儲(chǔ)器管理：為各個(gè)程序及其使用的數(shù)據(jù)分配存儲(chǔ)空間，并保證它們互不干擾。（4）設(shè)備管理：根據(jù)用戶提出使用設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行設(shè)備分配，

8、同時(shí)還能隨時(shí)接收設(shè)備的請(qǐng)求（稱為中斷），如要求輸入信息。（5）文件管理：主要負(fù)責(zé)文件的存儲(chǔ)、檢索、共享和保護(hù)，為用戶提供文件操作的方便。（6）網(wǎng)絡(luò)管理操作系統(tǒng)的種類繁多，依其功能和特性分為分批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等；依同時(shí)管理用戶數(shù)的多少分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)；適合管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。微機(jī)操作系統(tǒng)隨著微機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。Microsoft公司開發(fā)的DOS是一單用戶單任務(wù)系統(tǒng)，而Windows操作系統(tǒng)則是一多戶多任務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已從Windows3.1發(fā)展WindowsNT、Windows2000、WindowsXP、

9、Windowsvista、Windows7和Windows8等等。它是當(dāng)前微機(jī)中廣泛使用的操作系統(tǒng)之一。Linux是一個(gè)源碼公開的操作系統(tǒng)，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對(duì)其進(jìn)行改變，這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大，已被越來越多的用戶所采用，是Windows操作系統(tǒng)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。2語(yǔ)言處理系統(tǒng)（翻譯程序程序語(yǔ)言）人和計(jì)算機(jī)交流信息使用的語(yǔ)言稱為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或稱程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言通常分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言三類。如果要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行高級(jí)語(yǔ)言程序就必須配備程序語(yǔ)言翻譯程序（下簡(jiǎn)稱翻譯程序）。翻譯程序本身是一組程序，不同的高級(jí)語(yǔ)言都有相應(yīng)的翻譯程序。翻譯的方法有兩種：

10、一種稱為“解釋”。早期的BASIC源程序的執(zhí)行都采用這種方式。它調(diào)用機(jī)器配備的BASIC解釋程序”，在運(yùn)行BASIC源程序時(shí)，逐條把BASIC的源程序語(yǔ)句進(jìn)行解釋和執(zhí)行，它不保留目標(biāo)程序代碼，既不產(chǎn)生可執(zhí)行文件。這種方式速度較慢，每次運(yùn)行都要經(jīng)過解釋”，邊解釋邊執(zhí)行。另一種稱為“編譯”，它調(diào)用相應(yīng)語(yǔ)言的編譯程序，把源程序變成目標(biāo)程序（以.OBJ為擴(kuò)展名），然后再用連接程序，把目標(biāo)程序與庫(kù)文件相連接形成可執(zhí)行文件。盡管編譯的過程復(fù)雜一些，但它形成的可執(zhí)行文件（以.exe為擴(kuò)展名）可以反復(fù)執(zhí)行，速度較快。運(yùn)行程序時(shí)只要鍵入可執(zhí)行程序的文件名，再按Enter鍵即可。對(duì)源程序進(jìn)行解釋和編譯任務(wù)的程序，

11、分別叫作編譯程序和解釋程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高級(jí)語(yǔ)言，使用時(shí)需有相應(yīng)的編譯程序；BASIC、LISP等高級(jí)語(yǔ)言，使用時(shí)需用相應(yīng)的解釋程序。3服務(wù)程序服務(wù)程序能夠提供一些常用的服務(wù)性功能，它們?yōu)橛脩糸_發(fā)程序和使用計(jì)算機(jī)提供了方便，像微機(jī)上經(jīng)常使用的診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序均屬此類。4.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是指按照一定聯(lián)系存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集合，可為多種應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem,DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行加工、管理的系統(tǒng)軟件。其主要功能是建立、消除、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)及對(duì)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）、

12、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）以及相應(yīng)的應(yīng)用程序組成。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不但能夠存放大量的數(shù)據(jù)，更重要的是能迅速、自動(dòng)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、修改、統(tǒng)計(jì)、排序、合并等操作，以得到所需的信息。這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的文件柜無法作到的。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一個(gè)分支?？梢哉f，在今后的計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)中大都離不開數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，了解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)猶其是微機(jī)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用是非常必要的。二、應(yīng)用軟件為解決各類實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的程序系統(tǒng)稱為應(yīng)用軟件。從其服務(wù)對(duì)象的角度，又可分為通用軟件和專用軟件兩類。工作流程1JZ昨的靜|11扁人工f醴F皿1a?用戶用機(jī)用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)算題的一般流程：通過系統(tǒng)操作員建立帳號(hào)，取得使

13、用權(quán)。帳號(hào)既用于識(shí)別并保護(hù)用戶的文件（程序和數(shù)據(jù)），也用于系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)用戶使用資源的情況（記帳，付款）。根據(jù)要解決的問題，研究算法，選用合適的語(yǔ)言，編源程序，同時(shí)提供需處理的數(shù)據(jù)和有關(guān)控制信息。把的結(jié)果在脫機(jī)的專用設(shè)備上放入軟磁盤,建立用戶文件（也可在聯(lián)機(jī)終端上進(jìn)行,直接在輔助存儲(chǔ)器中建立文件，此時(shí)第四步省去）。借助軟盤機(jī)把軟盤上用戶文件輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)加工處理，作為一個(gè)作業(yè)，登記并存入輔助存儲(chǔ)器。是要求編譯。操作系統(tǒng)把該作業(yè)調(diào)入主存儲(chǔ)器，并調(diào)用所選語(yǔ)言的編譯程序，進(jìn)行編譯和連接（含所調(diào)用的子程序），產(chǎn)生機(jī)器可執(zhí)行的目標(biāo)程序，存入輔助存儲(chǔ)器要求運(yùn)算處理。操作系統(tǒng)把目標(biāo)程序調(diào)入主存儲(chǔ)器，由中央處理

14、器運(yùn)算處理，結(jié)果再存入輔助存儲(chǔ)器運(yùn)算結(jié)果由操作系統(tǒng)按用戶要求的格式送外部設(shè)備輸出。計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作（）是在操作系統(tǒng)控制下的一個(gè)復(fù)雜過程。通常，一臺(tái)計(jì)算機(jī)中有多個(gè)用戶作業(yè)同時(shí)輸入，它們由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，交錯(cuò)運(yùn)行。但這種調(diào)度對(duì)用戶是透明的，一般用戶無需了解其內(nèi)部細(xì)節(jié)。用戶可用一臺(tái)終端，交互式的控制的進(jìn)行（分時(shí)方式）；也可委托操作員完成，其中是計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行的（批處理方式）。批處理方式的自動(dòng)化程度高，但用戶不直觀，無中間干預(yù)。分時(shí)方式用戶直觀控制，可隨時(shí)干預(yù)糾錯(cuò)，但自動(dòng)化程度低現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)大多提供兩種方式，由用戶選用。發(fā)展歷史下面我們結(jié)合計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史來回顧一下操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程。1、第一代計(jì)算

15、機(jī)（1945-1955）：真空管和插件板40年代中期，美國(guó)哈佛大學(xué)、普林斯頓高等研究院、賓夕法尼亞大學(xué)的一些人使用數(shù)萬(wàn)個(gè)真空管，構(gòu)建了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。開啟計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史。這個(gè)時(shí)期的機(jī)器需要一個(gè)小組專門設(shè)計(jì)、制造、編程、操作、維護(hù)每臺(tái)機(jī)器。程序設(shè)計(jì)使機(jī)器語(yǔ)言，通過插板上的硬連線來控制其基本功能。這個(gè)時(shí)候處于計(jì)算機(jī)發(fā)展的最初階段，連程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都還沒有出現(xiàn)，操作系統(tǒng)更是聞所未聞。2、第二代計(jì)算機(jī)（1955-1965）:晶體管和批處理系統(tǒng)這個(gè)時(shí)期計(jì)算機(jī)越來越可靠，已從研究院中走出來，走進(jìn)了商業(yè)應(yīng)用。但這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)主要完成各種科學(xué)計(jì)算，需要專門的操作人員維護(hù)，并且需要針對(duì)每次的計(jì)算任務(wù)進(jìn)

16、行編程。第二代計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)與工程計(jì)算。使用FORTRAN與匯編語(yǔ)言編寫程序。在后期出現(xiàn)了操作系統(tǒng)的雛形:FMS（FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)）和IBMSYS（IBM為7094機(jī)配備的操作系統(tǒng)）。3、第三代計(jì)算機(jī)（1965-1980）：集成電路芯片和多道程序20世紀(jì)60年代未，一位貝爾實(shí)驗(yàn)室曾參加過MULTICS研制工作的計(jì)算機(jī)科學(xué)家KenThompson,在一臺(tái)無人使用的PDP-7機(jī)器上開發(fā)出了一套簡(jiǎn)化的、單用戶版的MULTICS。后來導(dǎo)致了UNIX操作系統(tǒng)的誕生。UNIX操作系統(tǒng)主導(dǎo)了小型機(jī)、工作站以及其他市場(chǎng)。也是至今最有影響力的操作系統(tǒng)之一，而Linux也是UNIX系統(tǒng)的一種衍生，下一講

17、我們將專門介紹一下UNIX的發(fā)展歷史。4、第四代計(jì)算機(jī)（1980-今）：個(gè)人計(jì)算機(jī)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，計(jì)算機(jī)神奇般地闖入了人們的生活，以低廉的價(jià)格就可以獲得強(qiáng)大計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)。價(jià)格不再是阻攔計(jì)算機(jī)普及的門檻時(shí)，降低計(jì)算機(jī)的易用性就顯得十分重要!由于UNIX系統(tǒng)的本身特點(diǎn),使得其不太適合于在運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，這時(shí)就需要一種新的操作系統(tǒng)。在這一歷史關(guān)鍵時(shí)候，IBM公司由于低估了PC機(jī)的市場(chǎng)，并未使用最大的力量角逐這一市場(chǎng)，這時(shí)Intel公司趁機(jī)進(jìn)入，成為了當(dāng)今微處理器的老大。同時(shí)善于抓住時(shí)機(jī)的微軟公司的總裁比爾蓋茨適時(shí)地進(jìn)入了這一領(lǐng)域，用購(gòu)買來的CP/M搖身一變成為MS-DOS并憑

18、借其成為個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)領(lǐng)域的霸主。雖然是蘋果公司在GUI方面先拔頭籌，但由于蘋果公司的不兼容、不開放的市場(chǎng)策略，未能擴(kuò)大戰(zhàn)果，這時(shí)微軟又適時(shí)地進(jìn)入了GUI方面，憑借WINDOWS系統(tǒng)再次稱雄。構(gòu)成一般來說，操作系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：1）進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)：進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)決定哪個(gè)進(jìn)程使用CPU,對(duì)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度、管理。2）進(jìn)程間通信子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)各個(gè)進(jìn)程之間的通信。3）內(nèi)存管理子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)存4）設(shè)備管理子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理各種計(jì)算機(jī)外設(shè)，主要由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)成。5）文件子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理磁盤上的各種文件、目錄。6）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)處理各種與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的東西。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)棊旳劉I（變fl靛忘黑統(tǒng)、翔

19、*燉-.1Bi計(jì)算機(jī)誑粽層比當(dāng)楷操作系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)方法與設(shè)計(jì)思路，下面僅選取最有代表性的三種做一簡(jiǎn)單的敘述。、整體式系統(tǒng)整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):這是最常用的一種組織方式，它常被譽(yù)為“大雜燴”，也可說，整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是“無結(jié)構(gòu)”。這種結(jié)構(gòu)方式下，開發(fā)人員為了構(gòu)造最終的目標(biāo)操作系統(tǒng)程序，首先將一些獨(dú)立的過程，或包含過程的文件進(jìn)行編譯，然后用鏈接程序?qū)⑺鼈冩溄映蔀橐粋€(gè)單獨(dú)的目標(biāo)程序。Linux操作系統(tǒng)就是采用整體式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但其在此基礎(chǔ)上增加了一些形如動(dòng)態(tài)模塊加載等方法來提高整體的靈活性，彌補(bǔ)整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足。二、層次式系統(tǒng)層次式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：這種方式則是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的分層，使得整個(gè)系

20、統(tǒng)層次分明，等級(jí)森嚴(yán)！這種系統(tǒng)學(xué)術(shù)味道較濃！實(shí)際完全按照這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)不多，也沒有廣泛的應(yīng)用。可以這么說，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在整體式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與層次式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尋求平衡。三、微內(nèi)核系統(tǒng)微內(nèi)核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):微內(nèi)核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是近幾年來出現(xiàn)的一種新的設(shè)計(jì)理念，最有代表性的操作系統(tǒng)有Mach和QNX。微內(nèi)核系統(tǒng)，顧名思義就是系統(tǒng)內(nèi)核很小。比如說QNX的微內(nèi)核只負(fù)責(zé)：進(jìn)程間的通信、低層的網(wǎng)絡(luò)通信、進(jìn)程調(diào)度、第一級(jí)中斷處理。橫向比較計(jì)算機(jī)歷史中出現(xiàn)了許許多多的操作系統(tǒng)，然后大浪淘沙，無情地淘汰了許多，只留下一些經(jīng)歷過市場(chǎng)考驗(yàn)的：一、桌面操作系統(tǒng)1）MSDOS：Intelx86系列的PC機(jī)

21、上的最早的操作系統(tǒng)，微軟公司產(chǎn)品，曾經(jīng)統(tǒng)治了這個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在已逐漸被自家兄弟WINDOWS系列所代替，現(xiàn)在除了一些低檔機(jī)外已不多見。2）Windows：微軟公司產(chǎn)品，從Windows1.0發(fā)展而來，現(xiàn)在是基于Intelx86系列的PC機(jī)上的主要操作系統(tǒng)，也是現(xiàn)然個(gè)人電腦中裝機(jī)量最大的操作系統(tǒng)。面向桌面、面向個(gè)人用戶。3）MacOS：蘋果公司所有，界面友好，性能優(yōu)異，但由于只能運(yùn)行在蘋果公司自己的電腦上而發(fā)展有限。但由于蘋果電腦獨(dú)特的市場(chǎng)定位，現(xiàn)在仍存活良好。4）linux:Linux是一種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和它的內(nèi)核的名字，它也是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。嚴(yán)格來講，Linux這個(gè)詞本身

22、只表示Linux內(nèi)核，但在實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)（也被稱為GNU/Linux）。基于這些組件的Linux軟件被稱為L(zhǎng)inux發(fā)行版。一般來講，一個(gè)Linux發(fā)行套件包含大量的軟件，比如軟件開發(fā)工具，數(shù)據(jù)庫(kù)，Web服務(wù)器（例如Apache），XWindow，桌面環(huán)境（比如GNOME和KDE），辦公套件等等。二、服務(wù)器操作系統(tǒng)1）UNIX系列：UNIX可以說是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，是一個(gè)真正穩(wěn)健、實(shí)用、強(qiáng)大的操作系統(tǒng)，但是由于眾多廠商在其基礎(chǔ)上開發(fā)了有自己特色的UNIX版本，所以影響了整體。在國(guó)外，UNIX系統(tǒng)可謂獨(dú)樹一幟，廣

23、泛應(yīng)用于科研、學(xué)校、金融等關(guān)鍵領(lǐng)域。但由于中國(guó)的計(jì)算機(jī)發(fā)展較為落后，UNIX系統(tǒng)的應(yīng)用水平與國(guó)外相比有一定的滯后。WindowsNT系列：微軟公司產(chǎn)品，其利用Windows的友好的用戶界面的優(yōu)勢(shì)打進(jìn)服務(wù)器操作系統(tǒng)市場(chǎng)。但其在整體性能、效率、穩(wěn)定性上都與UNIX有一定差距，所以現(xiàn)在主要應(yīng)用于中小企業(yè)市場(chǎng)。NovellNetware系列：Novell公司產(chǎn)品，其以極適合于中小網(wǎng)絡(luò)而著稱，在中國(guó)的證券行業(yè)市場(chǎng)占有率極高，而且其產(chǎn)品特點(diǎn)鮮明，仍然是服務(wù)器系統(tǒng)軟件中的長(zhǎng)青樹。LINUX系列：Linux是一種自由和開放源碼的類Unix操作系統(tǒng)。目前存在著許多不同的Linux，但它們都使用了Linux內(nèi)核。

24、Linux可安裝在各種計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備中，從手機(jī)、平板電腦、路由器和視頻游戲控制臺(tái)，到臺(tái)式計(jì)算機(jī)、大型機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)。Linux是一個(gè)領(lǐng)先的操作系統(tǒng)，世界上運(yùn)算最快的10臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的都是Linux操作系統(tǒng)。嚴(yán)格來講，Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內(nèi)核，但實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)。Linux得名于計(jì)算機(jī)業(yè)余愛好者LinusTorvalds。操作系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)操作系統(tǒng)OS是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對(duì)硬件系統(tǒng)的首次擴(kuò)充。操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理的對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及方便用戶

25、使用的程序的集合。1.目標(biāo)有效性、方便性、可擴(kuò)充性、開放性。2作用作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者用作擴(kuò)充機(jī)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象3發(fā)展過程人工操作方式：用戶獨(dú)占全機(jī)，CPU等待人工操作。(第一代計(jì)算機(jī))脫機(jī)輸入輸出方式：事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶裝入紙帶輸入機(jī)，在外圍機(jī)的控制下，把紙帶上的數(shù)據(jù)輸入到磁帶上（類似于磁盤）。當(dāng)CPU需要時(shí)，從磁帶將其高速地調(diào)入內(nèi)存。反之類同。優(yōu)點(diǎn)：減少了CPU的空閑時(shí)間，提高了I/O速度。單道批處理系統(tǒng)：首先監(jiān)督程序?qū)⒋艓У谝粋€(gè)作業(yè)裝入內(nèi)存，運(yùn)行控制權(quán)在該作業(yè)，該作業(yè)處理完成時(shí)，控制權(quán)交回到監(jiān)督程序,再由監(jiān)督程序把磁帶上的第二

26、個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)作業(yè)成批處理。（內(nèi)存始終只保持一道作業(yè)一單道批處理）。特征：自動(dòng)、順序、單道缺點(diǎn)：內(nèi)存浪費(fèi)，不能充分利用系統(tǒng)資源。多道批處理系統(tǒng)：用戶所提交的作業(yè)先存放在外存，排成一個(gè)后備隊(duì)列”，再由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從隊(duì)列選擇若干作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使他們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。特征：多道、無序、調(diào)度優(yōu)缺點(diǎn)：資源利用率提高，系統(tǒng)吞吐量大，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，無交互能力。分時(shí)系統(tǒng)：在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。因此，作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存，采用輪轉(zhuǎn)運(yùn)行方式，系統(tǒng)配置一個(gè)多路卡（實(shí)現(xiàn)分時(shí)多路復(fù)用），及時(shí)

27、接收用戶終端命令（數(shù)據(jù)）。特征：多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)的協(xié)調(diào)一致的運(yùn)行。特征：多路性（周期性信息采集，多個(gè)對(duì)象或執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制）、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性、可靠性（多級(jí)容錯(cuò)措施）。4.基本特征并發(fā)性（兩個(gè)或多個(gè)事件在同時(shí)發(fā)生）引入進(jìn)程：提高了系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量，并改善了系統(tǒng)的性能。引入線程：對(duì)它的調(diào)度所付出的開銷比進(jìn)程小得多，能更高效地提高系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)程序間并發(fā)執(zhí)行的程度。共享性（資源可供多個(gè)并發(fā)執(zhí)行進(jìn)程共同使用）互斥共享方式：在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源稱為臨界資源或獨(dú)占資源

28、。同時(shí)訪問方式：允許在一段時(shí)間內(nèi)由多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行訪問。虛擬技術(shù)（通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物）（1）時(shí)分復(fù)用技術(shù)：利用處理機(jī)的空閑時(shí)間運(yùn)行其他程序，提高處理機(jī)的利用率。（2）空分復(fù)用技術(shù)：利用存儲(chǔ)器的空閑空間存放其他程序，提高內(nèi)存的利用率。異步性（進(jìn)程以不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)）。主要功能處理器管理功能進(jìn)程控制：創(chuàng)建和撤銷進(jìn)程，分配資源、資源回收，控制進(jìn)程運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步：為多個(gè)進(jìn)程運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。進(jìn)程互斥（為每個(gè)臨界資源配置一把鎖）、進(jìn)程同步。進(jìn)程通信：實(shí)現(xiàn)相互合作之間的進(jìn)程之間的信息交換。調(diào)度：作業(yè)調(diào)度，進(jìn)程調(diào)度。存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)：

29、為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲(chǔ)器，提高存儲(chǔ)器的利用率，并能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存。功能：內(nèi)存分配：靜態(tài)分配、動(dòng)態(tài)分配。內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行，彼此互不干擾。一種比較簡(jiǎn)單的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是設(shè)置兩個(gè)界限寄存器。地址映射：將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)的物理地址。內(nèi)存擴(kuò)充：借助于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量。設(shè)備管理功能:設(shè)備管理的主要任務(wù)：完成用戶進(jìn)程提出的I/O請(qǐng)求，為其分配所需的I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。功能：緩存管理：緩和CPU和I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。設(shè)備分配:根據(jù)用戶進(jìn)程I/O請(qǐng)求、系統(tǒng)現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備的分配策略,為之分配其所需的設(shè)備。設(shè)備處理：用于實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。文件管理功能文件管理的主要任務(wù)：對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，方便用戶使用，并保證文件的安全性。文件存儲(chǔ)空間的管理：為每個(gè)文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高