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OS chapter1 - Coggle Diagram
OS chapter1
1.3 電腦系統架構
現代電腦使用DirectMemoryAccess
使得外部裝置可以不須經過CPU允許就直接存取記憶體
單一處理器系統
此系統只有一個一般用途CPU
多處理器系統
也稱為多核心系統或是平行系統
優點
1.增加產量
2.成本低
不會一當機就全掛(可信度)
對稱多元處理
使用一顆CPU作為master 其他顆為slave
管理其他CPU要做的事 存取記憶體 暫存器使用等
非對稱多元處理
目前最常見的模式
CPU之間並沒有主從架構
每顆CPU都有自己可以用的memory跟register
可能會有人很忙有人很閒的情況發生
叢集式系統
由多個節點結合而成
每個節點可以是單處理器系統
或者是多核心系統
鬆散連結
高取得率
有系統出錯 服務將繼續進行
分為非對稱跟對稱式叢集系統
1.8 儲存體管理
檔案系統管理
作業系統需要負責:
建立刪除檔案
建立跟刪除檔案組織目錄
作為處理檔案和目錄的原始支援
對應檔案到輔助記憶體
備份檔案到非揮發性儲存體上
大量儲存體管理
作業系統需負責:
可用空間管理
記憶體配置
磁碟排班
快取
快取通常用來儲存「之後還會用到的可能性很高」的資訊
I/O系統
I/O裝置通常有下列特點
包含緩衝 快取跟spooling的記憶體管理元件
通用裝置驅動程式介面
特定硬體裝置驅動程式
1.2 電腦系統組織
現代電腦架構會有多個硬體同時存取memory
所以衍生出了一個記憶體守護程式BIOS 韌體
韌體在電腦剛啟動時便會執行,成為一個系統保護程式(daemon)
當一個事件發生時 通常由硬體藉由系統匯流排
發送中斷訊號給CPU
也可以藉由軟體執行systemcall
中斷做法為:
CPU收到中斷信號->到中斷向量找中斷服務常式的位址->中斷執行
->執行完畢->到系統堆疊上找當初的暫存器狀態
主記憶體為Random AccessMemory
馮紐曼架構中
從記憶體抓取一個指令->送到指令暫存器->指令解碼->做完結果存回記憶體
理想中希望把所有資料留在主記憶體中
但是
1.主記憶體會揮發
2.主記憶體太小
儲存裝置階級:
快->慢
電腦硬體->快取->RAM->輔助memory
1.5 作業系統的操作
雙模式運作
分為使用者模式跟核心模式
平常使用的是usermode
當中斷發生後再轉到核心模式
雙模式讓使用者無法破壞作業系統
計時器
為了不讓使用者陷入無窮迴圈
而導致作業系統無法取得控制權而設計
1.1 作業系統在做什麼
階層:
使用者->應用程式->OS->硬體
作業系統作為應用程式跟硬體的媒介
負責管理資源的存取 使其效益最大化
1.4 作業系統架構
運用多元程式規劃
讓CPU不會閒置 增加使用率
主記憶體中並不會有所有的工作
而是儲存在工作池(pool)中
1.6 行程管理
行程相對於程式
是一個主動的實體
擁有一個程式計數器指定下一個要執行的指令
作業系統需要做到:
在CPU排班行程跟執行緒
使用者和使用者行程的產生跟刪除
行程的暫停跟恢復
提供行程同步的機制
提供行程通信的機制
1.7 主記憶體管理
主記憶體通常是CPU唯一能定址跟存取的大型儲存裝置
程式執行時 需要對映絕對位址
然後載入到主記憶體中
CPU才能執行