一、计算机操作系统概述1.1 计算机系统概述1.1.1 计算机发展历史1945年，电子真空管出现，机器语言应用于科学计算1956年，晶体管出现，批处理控制，数据处理领域1959年，集成电路、多道程序出现，操作系统/数据库/语言1976年，大规模/超大规模集成电路出现1980年，微机出现，廉价化促使应用领域快速发展1990年，图形化人机交互技术推动应用人群快速发展2003年，移动计算出现1.1.2 计算机系统的组成计算机系统：包括硬件子系统和软件子系统。硬件：CPU、主存储器、I/O控制设备、外围设备软件：系统软件、支撑软件和应用软件关键的系统软件：操作系统与语言处理程序1.2计算机硬件系统1.2.1 计算机硬件系统的组成中央处理器：运算单元、控制单元主存储器外围设备：输入/ 输出设备、存储设备（硬盘）、网络通信设备总线1.2.2 储存程序计算机主要特点以运算单元为中心，控制流由指令流产生采用存储程序原理，面向主存组织数据流主存是按地址访问、线性编址的空间指令由操作码和地址码组成数据以二进制编码
1.2.3 总线及其组成简要介绍总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是CPU、内存、输入输出设备传递信息的公用通道。计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。按照所传输的信息种类，总线包括一组控制线、一组数据线和一组地址线。总线的类型内部总线：用于CPU芯片内部连接各元件系统总线：用于连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件通信总线：用于计算机系统之间通信
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1.2.4 中央处理器（CPU）简要介绍中央处理器是计算机的运算核心（Core）和控制单元（Control Unit），主要包括：运算逻辑部件：一个或多个运算器寄存器部件：包括通用寄存器、控制与状态寄存器，以及高速缓冲存储器（Cache）控制部件：实现各部件间联系的数据、控制及状态的内部总线。负责对指令译码、发出为完成每条指令所要执行操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件。
1.2.5 存储器的组织层次组织架构寄存器Cache（高速缓存）主存（DRAM - 动态随机存储器） ---------------------- 上述三类通电后工作，断电后信息清空SSD（本地固态硬盘）本地外存储器（本地硬盘）远程外存储器（分布式文件系统、Web服务器）从上往下，容量更大，速度更慢，价格更低。1.2.6外围设备及其控制设备类型输入设备、输出设备、存储设备、机机通信设备设备控制方式轮询方式：CPU忙式控制，CPU执行内存数据交换中断方式：CPU启动外设，外设中断CPU，CPU执行内存数据交换DMA方式：CPU启动DMA，DMA执行输入输出与内存数据交换，DMA中断CPU1.3计算机软件系统
基本特征（1）并发：并发是指宏观上在一段时间内能同时运行多个程序，而并行则指同一时刻能运行多个指令。操作系统通过引入进程和线程使得程序能够并发运行；（2）共享：共享是指系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。共享的方式有两种：互斥共享和同时共享；其中互斥共享的资源成为临界资源，例如打印机等，在同一时间只允许一个进程访问，需要用同步机制来实现对临界资源的访问；（3）虚拟：虚拟是指把一个物理实体转换为多个逻辑实体。主要的虚拟技术有两种：时分复用技术和空分复用技术；多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术，让每个进程轮流占有处理器，每次只执行一小个时间片并快速切换；空分复用技术是指将物理内存抽象为地址空间，每个进程都有各自的地址空间。地址空间和物理内存使用页进行交换，地址空间的页并不需要全部在物理内存中，当使用到一个没有在物理内存的页时，执行页面置换算法，将该页置换到内存中；