linux作業系統介紹

介紹

1. 早先的計算機是隻有操作皮膚，沒有螢幕，是隻有輸入和輸出。
   
2. 從這張圖可以看到很多的資訊

• operating system:作業系統
• system and appllcation programs:系統程式與應用程式
  • compller: 編譯器
  • assembler:彙編器
  • database system:資料庫系統
  • text editor:文字編輯器
• computer hardware:計算機硬體

3. interface：介面，介面，介面

• 介面是連線兩個物體的邊界，透過這個介面，兩邊可以很好的地對話
• 硬體-硬體：usb，hdmi，vga
• 軟體-硬體：使用instruction（指令集）
• 軟體-軟體：application programming interface(api)

4. virtual machine(虛擬機器)

• 作業系統向使用者提供一個容易理解和使用的“計算機（虛擬的）”，使用者對這個“計算機”的操作都將被作業系統轉換成對計算機硬體的操作。
  
• 分層結構：application（軟體），operating system（os作業系統），hardware（硬體）
• 軟體（application）使用虛擬機器介面（virtual machine interface）對作業系統（operating system）進行操作，然後 作業系統（operating system）使用物理機介面（physical machine）對硬體(hardware)進行操作。
• 對硬體直接進行操作是很困難的，分層的方式去操作，可以簡化應用層的工作量，並減少很多錯誤。

5. 作業系統能做什麼

• 從使用者的角度
  • 提供良好的使用者介面
  • 標準的函式庫
  • 使得程式設計更加方便並且不容易出錯
• 從系統的角度
  • 管理資源
    • 硬體資源（處理機，儲存器，裝置）
    • 資訊資源（檔案）
  • 解決申請資源時產生的衝突（如兩個app都要使用一個檔案的時候，會出現衝突）
  • 阻止錯誤的產生和對計算機不正當的使用（抵禦惡意軟體）

6. 定義作業系統

• 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.

計算機系統的組成

1. computer system organization(計算機組成)

• bus:匯流排,所有資料從匯流排流出來，然後流進去。
  • 鍵盤流出資料到匯流排，透過匯流排流入到記憶體內，之後記憶體再透過bus流出到cpu
• cpu:
• disk controller(硬碟控制器)：匯流排透過disk controller連線disk
• usb controller:
• graphics adapter(介面卡):其實就是顯示卡

2. disk
   

• 主引導扇區（boot sector）
  • 硬碟的0柱面，0磁頭，1扇區稱為主引導扇區，在這個扇區裡面存放：MBR(Main Boot Record)

3. 中斷

• 當有事情（Event）發生時，這裡的event是隨機發生的，cpu會收到一箇中斷（Interrupt）訊號，可以是硬中斷也可以是軟體中斷。
• cpu會停下正在做的事情，轉而執行中斷處理程式，執行完成後回又回到之前被中斷的地方繼續執行。
• operating system is an interrupt driven system
  • 以中斷為驅動的作業系統

4. storage system（儲存系統）

• cpu負責將指令(Instruction)從記憶體(Memory)讀入
• 記憶體以位元組為儲存單位，每個位元組都有一個地址與之對應，透過load（從記憶體存入暫存器）/store（暫存器流出到記憶體）指令既可訪問指定地址的記憶體資料

5. I/O結構

• 作業系統中有一個專門的io子系統負責完成這項工作
  
• IO裝置
  • io device 與 controller/adapter相連線
  • Device Driver(驅動)安裝在os(作業系統內部)

計算機系統體系結構

1. 單處理器系統
2. 多處理器系統
3. 叢集系統

作業系統結構

1. 單使用者單道模式

• cpu利用率低

2. 多道程式設計

• 作業系統最重要的一點是具有多道程式(multiprogramming)能力。
• 多道程式設計透過安排任務使用得cpu總有一個執行任務，從而提高cpu利用率。
• 實現的硬體保證:處理器和io裝置具備並行工作的能力

3. 分時系統：

• 也稱為多工系統