36_计算机系统的层次结构.pdf

第一章概论

第第一一章章概概论论

§§11计计算算机机系系统统的的层层次次结结构构

§§22操操作作系系统统的的资资源源管管理理观观点点

§§33操操作作系系统统的的服服务务观观点点

§§44操操作作系系统统的的特特

§§55操操作作系系统统的的硬硬件件基基础础

§§66操操作作系系统统的的装装入入与与初初启启

第一章概论

§§11计计算算机机系系统统的的层层次次结结构构

一个完整的计算机系统是由硬件和软件两大部分组

的。硬件(即物理计算机)是系统的基本资源，其主要部件

包括：中央处理机(CPU)、主存贮器(简称主存或内存)、外

部存贮器(简称外存或辅存，包括磁盘和磁带)、终端(通常

由键盘*和显示器组)、控制台以及字符打印机等。CPU

和内存构系统的主机，其它部件统称为外部设备(简称外

设），或称为输入输出(I／O)设备。

第一章概论

图１-１计算机系统的抽象层次结构

第一章概论

§§２２操操作作系系统统的的资资源源管管理理观观点点

２２..１１支支持持资资源源共共享享的的多多道道程程序序系系统统

按照程序在系统的运行方式，计算机系统分为单道程

序系统和多道程序系统*。

所谓单道程序系统是指系统只能顺序地执行用户程序，

即仅当一个用户程序执*行完后，才启动另一个用户程序工作，

在一个用户程序运行期间，它独占全机崐资源。这样的系统

经常出现资源使用不充分和不均衡的现象，当ＣＰＵ工作时*，

外设往往处于闲置状态；同样，当外设工作时，ＣＰＵ也往往空

闲着；外设*之间亦同样如此。由于ＣＰＵ的速度远远高于外设，

ＣＰＵ的浪费就显得尤为*严重。

第一章概论

多道程序系统的实现需要硬件和软件的共同支持。在硬件

技术中主要引了中*断和通道。所谓中断，从概念上说是指

意外事件或异步事件对ＣＰＵ的打断。意*外事件如电源掉电或

硬件故障，异步事件则是无一定时序关系的随机事件，例*如

外部设备完成Ｉ／Ｏ传输，用户通过终端发出命令请求等。一旦

意外事件或*异步事件发生，中断部件便向ＣＰＵ发出中断请求，

暂停ＣＰＵ的当前工作。*通道则是一种专门用于控制外部设备

的简单处理机，亦称Ｉ／Ｏ处理机，它联*接着主机和外设，具

有向内存直接存取数据的能力。作为处理机，它执行专门*的

通道指令，并可独立于ＣＰＵ，与ＣＰＵ同时工作。当现行程序

要Ｉ／Ｏ*传输时，ＣＰＵ只要命令通道去完成就行了，同时ＣＰ

以继续执行现行程*序的后续工作或执行其它程序。

第一章概论

只有当通道控制相应的外部设备完成了指定的*数据传

输任务，才通过中断部件向ＣＰＵ发出中断请求，ＣＰＵ立即

暂停现*行程序的执行，转去执行中断处理程序。可见，中

断和通道技术的引入，实现*了多部件并行工作，即ＣＰＵ与

外设以及外设与外设之间同时工作。利用多部*件并行工作

的特性，就可使多道程序同时运行，实现系统资源的共享。

支持多*道程序系统的软件系统需要在多道程序之间合理地

分配和回收系统资源,使资源*得到合理有效的利用，使得

各个程序能够有条不紊地运行，这个软件就是操作系统。

第一章概论

２２..２２操操作作系系统统的的管管理理功功能能

１１..ＣＣＰＰＵＵ管管理理

２２..存存贮贮器器管管理理

３３..设设备备管管理理

４４..文文件件管管理理

５５..进进及及作作业业管管理理

第一章概论

§§３３操操作作系系统统的的服服务务观观点点

３３..１１公公共共服服务务功功能能

（1）程序装入与执

（2）Ｉ／Ｏ操作

（３）文件使用

（４）作业运控制

（５）错误检测与处理

第一章概论

３３..２２操操作作系系统统的的分分类类

１１..批批处处理理系系统统（（ＢＢａａｔｔｃｃｈｈＰＰｒｒｏｏｃｃｅｅｓｓｓｓｉｉｇｇＳＳｙｙｓｓ**ｔｔｅｅｍｍ））

批处理系统也称批量系统或作业流处理系统。所谓批处

理意指用户作业的成批输入并处理，即系统将作业一批一批

地输入系统并暂存在外