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    Tetsuhiko的筆記

    作業系統簡介 重點解釋

    • 2020-10-18 18:48:13
    • 15
    • 作業系統
    • Tetsuhiko
    • 作業系統(Operating System, OS):負責控制電腦的操作運行及管理所有的軟體〔Software(程式)〕硬體〔Hardware(電腦實體裝置)〕,包括所有檔案、各周邊裝置、所有記憶體空間,以及處理時間。
    • 作業系統軟體包含:
      • 四大子系統:
        1. 記憶體管理器(Memory Manager)
        2. 處理器管理器(Processor Manager)
        3. 裝置管理器(Device Manager)
        4. 檔案管理器(File Manager)
      • 使用者介面(User Interface)
      • 原本不屬作業系統範疇的「網路管理器(Network Manager)」,現已多納入以便協調多部系統合作。
    • 記憶體管理器:負責檢查記憶體空間的要求、尋找可用的記憶空間、配置與釋放記憶空間等。
      • 主記憶體(Main Memory)/隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM):與CPU直接交換資料的記憶體,可隨時讀寫且速度很快,並透過恆定電流來保存資料。因此,一旦關機或失去電源,RAM的內容便會消失。
      • 唯讀記憶體(Read-Only Memory, ROM):一種一旦將資料儲存上去之後便無法更動及刪除的記憶體,為非揮發性記憶體,亦即電腦關機後,資料並不會隨之清除。保存在ROM裡的軟體稱「韌體(Firmware)」,是開啟電腦及執行必要任務的程式。
    • 處理器管理器:負責管理CPU,追蹤每一項工作、行程以及執行續的狀態。
      • 行程(Process):正在執行中的程式。
      • 中央處理器(Central Processing Unit, CPU):處理電腦軟體資料及執行電腦指令的裝置。
    • 裝置管理器:負責以效率最佳的方式配置、識別及連接各項裝置。
      • 快閃記憶體(Flash Memory):一種次要儲存裝置(Secondary Storage),主要用於一般性資料儲存及資料的交換傳輸,如記憶卡與隨身碟。
      • 驅動程式(Device Driver):一種可與硬體和軟體之間互動的溝通程式,經由匯流排(Bus)或其他溝通子系統與硬體形成連接,使得資料可於硬體裝置上交換。
      • 輸出入裝置(Input/Output Device, I/O Device):連接電腦的所有周邊裝置,包括印表機、磁碟機、光碟機、隨身碟、鍵盤等。
    • 檔案管理器:負責管理各種檔案,包含資料檔、程式檔、編譯器及應用程式。
    • 網路管理器:統合與網路連結相關的各項資源,包括硬體裝置、檔案、記憶體空間、CPU容量、傳輸連線及加密類型。
    • 使用者介面:電腦與使用者間互動的管道。
      • 命令行介面(Command Line Interface):只回應從鍵盤輸入的特定命令並顯示在螢幕上,可執行許多複雜強大的功能。
      • 圖形化使用者介面(Graphical User Interface, GUI):仰賴指標裝置的輸入資料,以視覺化的圖形介面降低使用者的操作負擔。
    • 雲端運算(Cloud Computing):利用網路來處理及儲存資料並作運算。
    • 摩爾定律(Moore's Law):CPU內電晶體數量每18~24個月將會翻倍成長,亦即效能會提高一倍,電腦之計算能力也將隨之倍增。
    • 作業系統依反應時間與資料輸入方式分為:
      1. 批次系統(Batch System):將工作依順序一次全部輸入進系統內。此系統一次只能處理一項工作,一旦有一項工作開始處理,就必須等待該工作執行完畢才能開始處理下一項工作。評估效能依據為「產出率(Throughput)」,亦即單位時間內完成的工作量(分鐘、小時、天)。
      2. 互動式系統(Interactive System):允許多項工作同時處理,反應時間較批次系統快。該系統可讓使用者在類似終端機(Terminal)上輸入指令,直接與電腦進行互動。其「轉迴時間(Turnaround Time)」以秒或分鐘計。
      3. 即時系統(Real-Time System):應用於對時間準確度及系統可靠度高的領域,資料必須在限定的時間內處理完畢。然其關鍵並非在速度,而是準時。即時系統依其時間限制條件之嚴苛程度分為:
        • 硬即時系統(Hard Real-Time System):只要任務未準時完成即認定為失敗。
        • 軟即時系統(Soft Real-Time System):偶爾可容忍工作逾時的情況。
      4. 混合式系統(Hybrid System):結合批次與互動式系統的兩種作法,也是現今普遍採用的作業系統。
      5. 嵌入式系統(Embedded System):嵌入在許多產品內部的電腦系統,通常只能執行事先規劃好的特定工作。
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