操作系统教学课件：ch01_Introdution.pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件与软件资源，为用户提供便捷、安全的交互环境。在“操作系统教学课件：ch01_Introdution.pdf”中，主要介绍了操作系统的基本概念、计算机系统的组织与体系结构、操作系统的发展历程、分类以及主要组件。 计算机系统组织与体系结构涉及到启动流程，这通常包括系统上电或重启后，初始化程序（如引导程序，存放在ROM或EPROM中的固件）执行，初始化系统各个部分，定位并加载操作系统内核，然后由内核接管系统，进行初始化并等待事件发生，如中断。中断是硬件或软件触发的一种机制，用于通知CPU系统中有需要处理的事件。中断响应包括中断服务程序的执行，中断向量的查找，现场的保护和恢复等。 中断在操作系统中扮演着关键角色，它们使得CPU能够与外设并行工作，并推动了多道程序并发执行。现代操作系统往往基于中断驱动，能高效地响应各种硬件和软件事件。 存储结构分为内存（主存）和辅助存储器（如磁盘和磁带）。内存是随机存取、速度较快但容量小且易失性的存储介质，而辅助存储器速度较慢但容量大且非易失。存储层次结构通过高速缓存技术来优化性能，缓存利用局部性原理（空间局部性和时间局部性）提高命中率，减少访问慢速存储的次数。 I/O操作技术包括程序控制I/O、中断驱动I/O和直接存储器存取（DMA）。其中，中断驱动I/O和DMA能有效提升I/O效率，减轻CPU负担。 计算机系统体系结构涵盖了单处理器系统和多处理器系统，如对称多处理（SMP）和非对称多处理。SMP系统中，多个处理器共享主存和I/O设备，每个处理器都能执行相同的操作。集群系统则将多个独立的系统通过网络或高速设备耦合，提供高可用性和计算能力。 操作系统的结构随着技术的发展不断演变，从早期的无操作系统到简单的批处理系统，再到多道批处理系统、分时系统，直至现代的多任务、多用户操作系统。这些系统设计的核心思想是多道程序设计和分时技术，以实现资源的有效利用和用户交互的实时性。 操作系统是协调计算机硬件与软件资源的复杂系统，其设计和实现涉及到计算机系统启动、中断处理、存储层次、I/O操作、系统架构等多个方面，对于理解和使用计算机至关重要。