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news 2025/7/1 2:30:43

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了解计算机原理

- 冯诺依曼体系结构
- 操作系统(Operator System)
- - - 概念
    - 设计OS的目的
    - 定位
    - 如何理解 "管理"
    - 系统调用和库函数概念
- 习题

冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系。

在这里插入图片描述

截至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成

输入设备：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等 (采集获取数据)
输出单元：显示器，打印机等（数据输出）
存储器：内存（8G）
运算器：中央处理器(CPU)
控制器：中央处理器(CPU)

关于冯诺依曼，必须强调几点:

这里的存储器指的是内存
不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)
外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
一句话：所有的硬件都是围绕着内存工作，内存是中间的数据缓冲带

硬盘和内存的存储介质是不一样的，内存的存储介质是一种易失性介质（数据断电后丢失）

操作系统(Operator System)

概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括:

系统内核：进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理（管理计算机上的软硬件资源）
外部应用：函数库，shell程序等等（让计算机更加好用）

操作系统如何管理计算机上的软硬件资源：

在这里插入图片描述

设计OS的目的

与硬件交互，管理所有的软硬件资源
为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境

定位

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是:高效管理的软件——管理计算机上的软硬件资源，使计算机更加好用

如何理解 “管理”

管理的例子
描述被管理对象（用struct结构体）
组织被管理对象（用链表或其他高效的数据结构）

系统调用和库函数概念

系统调用接口：操作系统向用户提供的功能接口
库函数：对常见功能进行接口（系统调用接口）封装，使某一个功能接口使用更加方便

库函数与系统调用的接口关系：上下级的调用关系

习题

操作系统的五大类型是什么？

操作系统的五大类型可以根据工作方式分为批处理操作系统(MVX、DOS/VSE)、分时操作系统(WINDOWS、UNIX、XENIX、Mac OS)、实时操作系统(iEMX、VRTX、RTOS,RT Linux)、网络操作系统(Netware、Windows NT、 OS/2 warp)和分布式操作系统(Amoeba)。

扩展介绍：

批处理操作系统

批处理是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预，由操作系统控制它们自动运行。这种采用批量处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。

批处理操作系统分为单道批处理系统和多道批处理系统。批处理操作系统不具有交互性，它是为了提高CPU的利用率而提出的一种操作系统。

分时操作系统

分时操作系统是使一台计算机采用时间片轮转的方式同时为几个、几十个甚至几百个用户服务的一种操作系统。

把计算机与许多终端用户连接起来，分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。

由于时间间隔很短，每个用户的感觉就像他独占计算机一样。分时操作系统的特点是可有效增加资源的使用率。例如UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度，有力地支持分时操作。

实时操作系统

实时操作系统（RTOS）是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应。

调度一切可利用的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。提供及时响应和高可靠性是其主要特点。

网络操作系统

是一种能代替操作系统的软件程序，是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。借由网络达到互相传递数据与各种消息，分为服务器（Server）及客户端（Client）。

而服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用，加以统合并控管流量，避免有瘫痪的可能性，而客户端就是有着能接收服务器所传递的数据来运用的功能，好让客户端可以清楚的搜索所需的资源。

分布式软件系统

分布式软件系统(Distributed Software Systems)，是支持分布式处理的软件系统，是在由通信网络互联的多处理机体系结构上执行任务的系统。它包括分布式操作系统、分布式程序设计语言及其编译（解释）系统、分布式文件系统和分布式数据库系统等。

操作系统的功能

操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。以现代标准而言，一个标准PC的操作系统应该提供以下的功能：

1、进程管理（Processing management）。

2、内存管理（Memory management）。

3、文件系统（File system）。

4、网络通信（Networking）。

5、安全机制（Security）。

6、用户界面（User interface）。

7、驱动程序（Device drivers）。

以下关于操作系统，说法错误的是（）

A. 用管程实现进程同步时，管程中的过程是不可中断的
B. 多道程序的执行失去了封闭性和再现性，因此多道程序系统不需要封闭性和再现性
C. 使用SPOOLING技术可以实现虚拟设备
D. 当 CPU 处于管态时，它可以执行计算机系统中的全部指令

正确答案：B

从用户的观点看，操作系统是（）

A. 用户与计算机之间的接口
B. 控制和管理计算机资源的软件
C. 合理地组织计算机工作流程的软件
D. 由若干层次的程序按照一定的结构组成的有机体

正确答案：A

答案解析：

从用户的观点看，操作系统是用户与计算机之间的接口。

shell不仅仅是用户命令解释器，同时一种强大的编程语言，linux缺省的shell是什么

A. bash
B. ruby
C. PHP
D. perl

正确答案： A

答案解析：

缺省，即默认的意思

bash是Linux系统默认使用的shell，它由Brian Fox和Chet Ramey共同完成，是BourneAgainShell的缩写，内部命令一共有40个（可使用help命令查看）。

Linux使用它作为默认的shell是因为它有诸如以下的特色：

可以使用类似DOS下面的doskey的功能，用方向键查阅和快速输入并修改命令。
自动通过查找匹配的方式给出以某字符串开头的命令。
包含了自身的帮助功能，你只要在提示符下面键入help就可以得到相关的帮助。

在RHEL5系统中，下面关于shell环境变量配置文件的描述，正确的是（）

A. 用户登录系统时，bash首先执行/etc/profile配置文件和/etc/profile.d/目录下的配置文件，这些配置文件对所有用户都有效
B. 用户登录系统时，bash首先执行.bash_profile文件和.bashrc文件，这些配置文件对所有用户都有效
C. 用户主目录下的.bashrc设置为每次登录时执行，而.bash_profile则为每次打开新的终端时执行
D. 执行用户主目录下的环境变量配置文件时，不可以重复设置用户登录时配置文件中已经设置的选项

正确答案：A

答案解析：

/ect/profile
此文件为系统的每个用户设置环境信息,当用户第一次登录时,该文件被执行.并从 /etc/profile.d 目录的配置文件中搜集shell的设置.
/etc/bashrc
为每一个运行bash shell 的用户执行此文件.当bash shell被打开时,该文件被读取.
~/.bash_profile
每个用户都可使用该文件输入专用于自己使用的shell信息, 当用户登录时,该文件仅仅执行一次 !默认情况下,他设置一些环境变量,执行~/.bashrc文件.
~/.bashrc
该文件包含专用于用户的bash shell的bash信息 ,当登录时以及每次打开新的shell时,该该文件被读取 .
~/.bash_logout
当每次退出系统(退出bash shell)时,执行该文件.

总结：
/etc下的profile和profile.d是为所有的用户设置的环境变量等信息
用户主目录下的 .bash_profile、 .bashrc、和. bash_logout只对某一个用户有效