1、系統的硬件組成

Figure1 Hardware organization of a typical system. CPU: Central Processing Unit, ALU: Arithmetic/Logic Unit, PC: Program counter, USB: Universal Serial Bus.

1)總線

貫穿整個系統的一組電子管道，它攜帶信息字節并負責在各個部件間傳遞。通常總線被設計成傳送定長的字節塊，也就是字(word)。各個系統中字長不盡相同，intel pentium系統的字長為4字節。

2）I/O設備

??? I/O設備是系統與外界的聯系通道。

??? 控制器是I/O設備本身中或是系統的主印刷電路板（主板）上的芯片組，而適配器則是一塊插在主板插槽上的卡。

3）主存

??? 臨時存儲設備，在處理器執行程序時，用來存放程序和程序處理的數據。物理上來說，主存是由一組DRAM芯片組成的；邏輯上來說，存儲器由一個線性的字節數據組成，每個字節都有自己惟一的地址（數組索引），這些地址以0開始的。一般來說，組成程序的每條機器指令都由不定量的字節構成。

4）處理器

CPU，是解釋（或執行）存儲在主存中指令的引擎。處理器的核心是一個被稱為程序計數器（PC）的字長大小的存儲設備（或寄存器）。在任何一個時間點上，PC都指向主存中的某條機器語言指令。

從系統加電，到斷電，CPU一直不加思索的重復執行相同的基本任務：從程序計數器（PC）指向的存儲器讀取指令，解釋指令中的位，執行指令指示的簡單操作，然后更新程序計數器指向下一條指令（不一定與剛剛執行的指令相鄰）。

2、層次結構的存儲設備

Figure 2: The memory hierarchy

??? 存儲器分層結構的主要思想是：一個層次上的存儲器作為下一層次上的存儲器的高速緩沖。

3、操作系統提供的抽象表示

Figure 3: Abstractions provided by an operating system

??? 操作系統內核是應用程序和硬件之間的媒介。它提供三個基本的抽象概念：文件是對I/O設備的抽象概念；虛擬存儲器是對主存和磁盤的抽象概念；進程是處理器、主存和I/O設備的抽象概念。

1）進程是操作系統對運行程序的一種抽象。在一個系統上可以同時運行多個進程，而每個進程都好像獨占地使用硬件，我們稱之為并發運行。實際上，是一個進程的指令和另一個進程的指令交錯執行的，操作系統實現這種交錯執行的機制稱為上下文切換（context switching）。操作系統保存進程運行所需的所有狀態信息，這些狀態稱為上下文（context ）。

2）一個進程可由多個線程組成。每個線程都運行在進程的上下文中，并共享同樣的代碼和全局數據。

3）虛擬存儲器

虛擬存儲器是抽象概念，它為每個進程提供一個假象，好像每個進程都在獨占地使用主存。每個進程看到的存儲器都是一致的，稱之為虛擬地址空間。

Figure 4: Linux process virtual address space.

虛擬存儲器，基本思想是把一個進程虛擬存儲器的內容存儲在磁盤上，然后用主存作為磁盤的高速緩沖。

4）文件

是字節序列。每個I/O設備，包括磁盤，鍵盤，顯示器，網絡，等可以看成是文件。

4、系統，是相互交織的硬件和系統軟件的集合體。

<深入理解計算機系統（Computer Systems:A Programmer's Perspective）>

總結

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