作业系统概论

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1、第1章作業系統概論著作權所有©旗標出版股份有限公司本章提要作業系統結構簡介作業系統相關之硬體知識本書大綱簡介實作探險記：Windows2000作業系統架構簡介2著作權所有©旗標出版股份有限公司1-1作業系統結構何謂作業系統？電腦系統中的一組系統軟體，用來管理整個電腦系統中的硬體與其他軟體擔任使用者與硬體間的橋樑作業系統的設計目的：簡便性效率性演進性3著作權所有©旗標出版股份有限公司作業系統核心（Kernel）負責電腦運作所不可或缺的重要功能，包括：行程管理記憶體管理檔案系統管理裝置管理嚴格說起來，作業系統核心比較像是一個函式庫，其中包含的函式會在系統呼叫、中斷、或例外中斷中被叫用。4

2、著作權所有©旗標出版股份有限公司作業系統種類批次作業系統：由監督器常駐在記憶體中，負責從輸入裝置將一個任務（job）讀入記憶體中，再把控制權交給這個任務。多元程式系統：在系統記憶體中同時放入幾個任務，就可以在某個任務忙於I/O的時候，讓CPU執行其他的任務分時作業系統：提供了行程與使用者間的互動能力個人電腦作業系統：以使用者的方便性和回應能力為主要發展方向分散式作業系統：聯合多部獨立電腦，而以單一電腦的形式呈現在使用者面前即時作業系統：一種特殊目的作業系統；用來確保任務能在指定的時間之內完成手持式系統：諸如個人數位助理(PDA)或行動電話之類的系統5著作權所有©旗標出版股份有限公司微

3、核心技術(microkernel)很小的核心程式將原本龐大核心中所有不必要的模組盡量移出，改由伺服行程來提供較高階的功能只在核心中留下行程管理、記憶體管理、與行程間通訊等功能利用行程間通訊的系統呼叫，將服務請求送給檔案系統伺服行程6著作權所有©旗標出版股份有限公司採用微核心的優點獨立的伺服行程可以隨時啟動，甚至於不需要重新開機「瘦身」後的微核心也比較容易實作、修改，甚至於移植到新的硬體上微核心很適用於分散式系統的設計提供更安全可靠的執行環境7著作權所有©旗標出版股份有限公司1-2硬體-電腦系統的組成試算表編譯器文書編輯程式資料庫電腦遊戲系統程式與應用程式作業系統硬體使用者使用者使用者

4、使用者使用者8著作權所有©旗標出版股份有限公司圖1-2CPU的組成程式計數器指令暫存器程式狀態字組暫存器算術邏輯單元控制邏輯CPU記憶體程式區段中的某個指令9著作權所有©旗標出版股份有限公司CPU的運作流程指令擷取：從程式計數器所指向的記憶體位址中，擷取出這個週期所要執行的指令，放入指令暫存器中指令解碼：針對取出指令的運算碼進行解碼，以決定要執行何種運算常見的基本運算類型包括：搬移、計算、分支、函式呼叫、輸入/輸出資料擷取：根據解碼結果，擷取記憶體中的資料做為運算所需的運算元指令執行：執行指定的運算資料儲存：視需要將計算結果回存到記憶體中10著作權所有©旗標出版股份有限公司何謂暫存器

5、？位於CPU之中的一些小小記憶體，它的存取速度比主記憶體快得多，但是所儲存的資料量則比主記憶體少得多可以分為3類：資料暫存器：用來暫時存放指令運算所需的資料位址暫存器：用來儲存位址相關資訊，包括索引暫存器、區段指標暫存器、堆疊指標暫存器等狀態與控制暫存器：例如程式計數器、指令暫存器，以及記錄狀態資訊的程式狀態字組11著作權所有©旗標出版股份有限公司圖1-3簡化的電腦指令範例運算碼記憶體位址(a)指令格式運算碼描述0000將資料從記憶體載入暫存器A0001將資料從記憶體載入暫存器B0010將暫存器A、B的值相加，放入暫存器A中0011將暫存器A中的值寫入記憶體(b)前4個運算碼列表12

6、著作權所有©旗標出版股份有限公司圖1-4指令執行範例（一）021610012181022000104321610600012160016218記憶體1000216程式計數器暫存器A暫存器B指令暫存器(a)擷取位址100的指令暫存器021610012181022000104321610600012160016218記憶體10202160001程式計數器暫存器A暫存器B指令暫存器(b)擷取位址216的資料暫存器13著作權所有©旗標出版股份有限公司圖1-4指令執行範例（二）021610012181022000104321610600012160016218記憶體1021218程式計數器暫存

7、器A暫存器B指令暫存器(c)擷取位址102的指令暫存器021610012181022000104321610600012160016218記憶體104121800010016程式計數器暫存器A暫存器B指令暫存器(d)擷取位址218的資料暫存器14著作權所有©旗標出版股份有限公司圖1-4指令執行範例（三）021610012181022000104321610600012160016218記憶體104200000010016程式計數器暫存器A暫存器B指令暫存器