介绍

1. 早先的计算机是只有操作面板，没有显示屏，是只有输入和输出。
   
2. 从这张图可以看到很多的信息

• operating system:操作系统
• system and appllcation programs:系统程序与应用程序
  • compller: 编译器
  • assembler:汇编器
  • database system:数据库系统
  • text editor:文本编辑器
• computer hardware:计算机硬件

3. interface：接口，界面，介面

• 接口是连接两个物体的边界，通过这个界面，两边可以很好的地对话
• 硬件-硬件：usb，hdmi，vga
• 软件-硬件：使用instruction（指令集）
• 软件-软件：application programming interface(api)

4. virtual machine(虚拟机)

• 操作系统向用户提供一个容易理解和使用的“计算机（虚拟的）”，用户对这个“计算机”的操作都将被操作系统转换成对计算机硬件的操作。
  
• 分层结构：application（软件），operating system（os操作系统），hardware（硬件）
• 软件（application）使用虚拟机接口（virtual machine interface）对操作系统（operating system）进行操作，然后 操作系统（operating system）使用物理机接口（physical machine）对硬件(hardware)进行操作。
• 对硬件直接进行操作是很困难的，分层的方式去操作，可以简化应用层的工作量，并减少很多错误。

5. 操作系统能做什么

• 从用户的角度
  • 提供良好的用户界面
  • 标准的函数库
  • 使得编程更加方便并且不容易出错
• 从系统的角度
  • 管理资源
    • 硬件资源（处理机，存储器，设备）
    • 信息资源（文件）
  • 解决申请资源时产生的冲突（如两个app都要使用一个文件的时候，会出现冲突）
  • 阻止错误的产生和对计算机不正当的使用（抵御恶意软件）

6. 定义操作系统

• An operating system acts an intermediary between user of a computer and the computer hardware
• The purpose of an operating system is to provide an environment in which a user can execute programs in a convenient and efficient manner.
• An operating system is software that manages the computer hardware.

计算机系统的组成

1. computer system organization(计算机组成)

• bus:总线,所有数据从总线流出来，然后流进去。
  • 键盘流出数据到总线，通过总线流入到内存内，之后内存再通过bus流出到cpu
• cpu:
• disk controller(硬盘控制器)：总线通过disk controller连接disk
• usb controller:
• graphics adapter(适配器):其实就是显卡

2. disk
   

• 主引导扇区（boot sector）
  • 硬盘的0柱面，0磁头，1扇区称为主引导扇区，在这个扇区里面存放：MBR(Main Boot Record)

3. 中断

• 当有事情（Event）发生时，这里的event是随机发生的，cpu会收到一个中断（Interrupt）信号，可以是硬中断也可以是软件中断。
• cpu会停下正在做的事情，转而执行中断处理程序，执行完成后回又回到之前被中断的地方继续执行。
• operating system is an interrupt driven system
  • 以中断为驱动的操作系统

4. storage system（存储系统）

• cpu负责将指令(Instruction)从内存(Memory)读入
• 内存以字节为存储单位，每个字节都有一个地址与之对应，通过load（从内存存入寄存器）/store（寄存器流出到内存）指令既可访问指定地址的内存数据

5. I/O结构

• 操作系统中有一个专门的io子系统负责完成这项工作
  
• IO设备
  • io device 与 controller/adapter相连接
  • Device Driver(驱动)安装在os(操作系统内部)

计算机系统体系结构

1. 单处理器系统
2. 多处理器系统
3. 集群系统

操作系统结构

1. 单用户单道模式

• cpu利用率低

2. 多道程序设计

• 操作系统最重要的一点是具有多道程序(multiprogramming)能力。
• 多道程序设计通过安排任务使用得cpu总有一个执行任务，从而提高cpu利用率。
• 实现的硬件保证:处理器和io设备具备并行工作的能力

3. 分时系统：

• 也称为多任务系统