第1章 导论
1.1 操作系统做什么
计算机系统可以大致分为4个组成部分：
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计算机硬件（e.g. CPU、内存、I/O）: 为系统提供基本的计算资源
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操作系统: 控制和协调各用户的应用程序对硬件的使用
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系统程序与应用程序（e.g. 字处理程序、电子制表软件、编译器、网络浏览器）:规定了用户按何种方式使用这些资源
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用户: 不仅包括人，还包括机器和其它电脑
1.1.1 用户视角
- PC用户：
工作/游戏
-> 使用方便，性能次要，不在乎资源使用率
- 大型机/小型机终端用户：
共享资源并交换信息
-> 资源使用要优化，且确保没有用户使用超出其权限以外的资源
- 工作站用户：
不但可以使用专用的资源，而且可以使用共享资源，如网络和服务器及文件、计算和打印服务器
-> 个人使用性能和资源利用率的折中
- 手持计算机用户：
受电源、速度和接口所限，只能执行相对较少的远程操作
-> 方便个人使用，以及如何在有限的电池容量中发挥最大的效用
- 嵌入式系统计算机用户：
无需用户干预就能自行运行，无用户观点
1.1.2 系统视角
操作系统是资源分配器
1.1.3 定义操作系统
操作系统是一直运行在计算机上的程序（内核），其他程序为系统程序和应用程序
内核的功能:
进程管理、内存管理、存储管理
现在移动设备的操作系统除内核外还包含中间件middleware，提供包括数据库、图形处理、多媒体等功能
1.2 计算机系统组织
1.2.1 计算机系统操作
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一个或多个CPU和若干设备控制器通过共同的总线相连
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总线提供对共享内存的访问
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每个设备控制器负责一种特定类型的设备
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CPU和设备控制器并发工作，并竞争内存周期
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内存控制器协调对内存的访问
开机过程：
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开机时先运行引导程序bootstrap program，位于ROM或EEPROM中（只读，称为固件）
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执行第一个进程，等待事件发生
中断：
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调用一个通用子程序检查终端信息
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子程序（通过指针表）调用相应中断处理程序
指针表通常位于低地址内存，这种数组/中断向量可通过唯一设备号来索引
1.2.2 存储结构
DRAM：内存
SRAM：CPU cache
1.2.3 I/O结构
DMA：
I/O和内存间（不经过CPU）直接传输数据
可能丢失数据
1.3 计算机系统体系结构
1.3.1 单处理器系统
有一个主CPU执行一个通用指令级，还有其他专用设备处理器运行受限的指令级
使用专用处理器很常见，不会将一个单处理器系统变成多处理器系统
如果只有一个通用CPU，系统则为单处理器系统
1.3.2 多处理器系统
优点：
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增加吞吐量（但加速比达不到N）
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规模经济
共享外设、大容量存储和电源供给
- 增加可靠性
非对称多处理：主-从关系
对称多处理：每个处理器都要完成操作系统中的所有任务
