其他

計算機系統層級（由上到下）：

1. 應用——使用者
2. 語言處理——應用程式設計師的檢視
3. 作業系統——語言處理程式設計者的檢視
4. 計算機硬體——作業系統設計者的檢視

儲存程式計算機特點

1. 以運算單元為中心，控制流由指令流產生
2. 採用儲存程式原理，面向主存組織資料流
3. 主存是按地址訪問、線性編址的空間
4. 指令由操作碼和地址碼組成
5. 資料以二進位制編碼

程式設計師的計算機系統檢視（由下到上）

1. 計算機硬體系統——機器指令（語言）
   
   1. 機器指令是計算機系統執行的基本命令，是中央處理器執行的基本單位
   2. 指令由一個或多個位元組組成，包括操作碼欄位、一個或多個運算元地址欄位、以及一些表徵機器狀態的狀態字以及特徵碼
   3. 指令完成各種算術邏輯運算、資料傳輸、控制流跳轉
   4. 分類
      
      1. 特權指令：只能被作業系統核心使用的指令
      2. 非特權指令：能夠被所有程式使用的指令
      3. 使用者程式並非能夠使用全部的機器指令，那些與計算機核心資源相關的特殊指令會被保護
2. 作業系統與實用程式——擴充套件機器指令
   
   1. 資源管理：機器語言+廣義指令（擴充了硬體資源管理）
   2. 檔案系統：機器語言+系統呼叫（擴充了資訊資源管理）
3. 資料庫管理系統——資料庫語言
4. 語言處理程式——高階語言（面向問題的語言）
5. 支撐軟體——程式設計師（涵蓋以上）

計算機程式執行過程：

1. 高階語言源程式通過轉換程式，再通過編譯程式和解釋程式，變成目的碼程式
2. 組合語言源程式通過彙編程式，變成目的碼程式
3. 目的碼程式通過連線程式，變成可執行程式，通過裝入程式，變成記憶體執行程式
4. 同時進入資料庫管理系統和作業系統，資料庫管理系統同時進入檔案系統和裝置管理（屬於作業系統）

P.S.
作業系統
1. 檔案系統
2. 裝置管理
3. 記憶體管理
4. 程序管理

指令執行過程

1. CPU根據PC取出指令，放入IR，並對指令譯碼，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行
2. 步驟
   
   1. 取指：根據PC從儲存器或高速緩衝儲存器中取指令到IR
   2. 解碼：解譯IR中的指令來絕對其執行行為
   3. 執行：連線到CPU部件，執行運算，產生結果並寫回，同時在CC裡設定運算結論標誌；跳轉指令操作PC，其他指令遞增PC值。

P.S.
在一條指令進行解碼操作時，另一條指令可以開始取指；在進行執行操作時，另一條可以在執行解碼，而第三條可以開始取指

多道程式同時計算：CPU速度與I/O速度不匹配的矛盾非常突出。只有讓多道程式同時進入記憶體爭搶CPU執行，才可以使得CPU和外圍裝置充分並行，從而提高計算機系統的使用效率

多道程式設計：指讓多個程式同時進入計算機的主儲存器進行計算

特點：

1. CPU與外部裝置充分並行
2. 外部裝置之間充分並行
3. 發揮CPU的使用效率
4. 提高單位時間的算題量

實現：

1. 程序：進入記憶體執行的程式建立管理實體
2. OS應能管理與控制程序程式的執行
3. OS協調管理各類資源在程序間的使用
   
   1. 處理器的管理和排程
   2. 主儲存器的管理和排程
   3. 其他資源的管理和排程

實現要點：

1. 如何使用資源：呼叫作業系統提供的服務例程（如何陷入作業系統）
2. 如何複用CPU：排程程式（在CPU空閒時讓其他程式執行）
3. 如何使CPU與I/O裝置充分並行：裝置控制器與通道（專用的I/O處理器）
4. 如何讓正在執行的程式讓出CPU：中斷（中斷正在執行的程式，引入OS處理）

作業系統的人機互動

1. 互動裝置
   
   1. 傳統的終端裝置
   2. 新型的模式識別裝置
2. 發展
   
   1. 互動式控制方式
      
      1. 行命令控制方式：1960年代開始使用
      2. 全螢幕控制方式：1970年代開始使用
   2. 強調人而不是技術是人機互動的中心
   3. WIMP介面
      
      1. 視窗（Windows）、圖示（Icons）、選單（Menu）、指示裝置（Pointing Devices），圖形使用者介面
   4. 多媒體計算機
   5. 虛擬現實系統

處理器模式

1. 計算機通過設定處理器模式實現特權指令管理
2. 計算機一般設定0、1、2、3四種執行模式，建議分別對應：
   
   1. 0：作業系統核心
   2. 1：系統呼叫
   3. 2：共享庫程式
   4. 3：使用者程式等保護級別
3. 0模式可以執行全部指令；3模式只能執行非特權指令；其他每種執行模式可以規定執行的指令子集
4. 一般來說，現代作業系統只使用0和3兩種模式，對應於核心模式和使用者模式

處理器模式切換

1. 簡稱模式切換，包括“使用者模式→核心模式”和“核心模式→使用者模式”的轉換
2. 中斷、異常或系統異常等事件導致使用者程式向OS核心切換，觸發：使用者模式→核心模式
   
   1. 程式請求作業系統服務
   2. 程式執行時發生異常
   3. 程式執行時發生並響應中斷
3. OS核心處理完成後，呼叫中斷返回指令（如Inter的iret）觸發：核心模式→使用者模式