1. 计算机系统

计算机系统的层次结构:

硬件：处理器、寄存器、内存储器（内存）、外存储器（外存）及各种I/O设备
操作系统：
1. 负责协调硬件、软件等计算机资源工作
2. 为上层提供接口和服务
3. 封装硬件的复杂性

2. 操作系统的概念（定义）

操作系统：管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

3. 功能和目标

3.1 操作系统作为系统资源的管理者（包括软件、硬件、文件等），需要提供什么功能?

文件管理：针对信息资源的管理。
- 文件存储空间的管理
- 目录管理
- 文件读写管理和保护
- …
存储器管理：管理内存资源，为多道程序运行提供有力支撑，提高存储空间利用率。
- 内存分配与回收
- 地址映射
- 内存保护
- 共享和内存扩充
- …
处理机管理：对处理机的管理和调度最终归结为对进程和线程的管理和调度。
- 进程控制
- 进程同步
- 进程通信
- 死锁处理
- 处理机调度
- …
设备管理：管理各种外部设备，完成用户提出的I/O请求；加快数据传输速度，发挥设备的并行性，提高设备利用率；提供设备驱动程序和中断处理程序，为用户提供隐蔽硬件操作细节，使设备使用简单。
- 缓冲管理
- 设备分配
- 设备处理
- 虚拟设备
- …

视频聊天过程：

在各个文件夹中找到应用安装的位置 --> 逐层打开文件夹，找到程序（可执行文件）的位置 --> 文件管理

双击打开.exe文件 --> 需要把该程序的相关数据放入内存 --> 存储器管理

程序正常运行 --> 对应的进程被处理机（CPU）处理 --> 处理机管理

开始视频聊天 --> 需要将摄像头设备分配给进程 --> 设备管理

3.2 操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能？

命令接口：允许用户直接使用
程序接口：允许用户通过程序间接使用
GUI：现代操作系统中最流行的图形用户接口

联机命令接口 = 交互式命令接口
如：打开命令解释器使用命令，整个过程用户和操作系统不断交互。

脱机命令接口 = 批处理命令接口
如：用记事本任意打开一个 .bat 文件

程序接口 = 系统调用
  如：在程序中调用 .dll 文件（该调用过程即为系统调用），即可实现创建窗口 的功能。
只能通过用户程序间接使用。

GUI图形界面：

     如：Windows、安卓、iOS等图形化操作界面。

3.3 操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能？

需要提供的功能和目标： 实现对硬件机器的拓展。

没有任何软件支撑的计算机称为裸机。
把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机。

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3.2 操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口，要为其上层的用户、应用程序提供简单易用的服务，需要实现什么功能？

3.3 操作系统作为最接近硬件的层次，需要在纯硬件的基础上实现什么功能？

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