电脑系统概念的解释_电脑系统的介绍

1.系统的概念和定义

2.计算机系统基本概念

3.如何正确理解电脑系统

4.计算机软件系统的组成和功能特点

5.电脑的硬件和软件系统

6.计算机系统（名词解释）

系统啊？就是能把东西读取出来的工具咯，能把文字以多媒体的方式表现出来的工具~~比如说你的手机吧，你下载了QQ聊天工具，如果你的手机系统不支持安装这个聊天工具，你所看到的就没有QQ图像啊，只有一些英文..... 如果你的手机系统能够读取这个聊天工具，于是安装了就可以看到QQ的图像了，还可以上QQ聊天

系统的概念和定义

计算机操作系统的基本概念

　操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。下面是我整理的计算机操作系统的基本概念，希望大家认真阅读！

　1、操作系统做什么

　注：计算机系统结构作为从程序设计者角度所看到的计算机属性，在计算机系统的层次结构中处于机器语言级;而计算机组织作为计算机系统结构的逻辑实现和物理实现，其任务就是围绕提高性能价格比的目标，实现计算机在机器指令级的功能和特性。研究和建立各功能部件间的相互连接和相互作用，完成各个功能部件内部的逻辑设计等是逻辑实现的内容;把逻辑设计深化到元件、器件级，则是物理实现的内容。

　计算机系统可以大致分为四个组成部分：计算机硬件、操作系统、系统程序与应用程序和用户。

　硬件为系统提供基本的计算资源，应用程序规定了用户按何种方式使用这些资源，操作系统控制和协调各用户的应用程序对硬件的使用。

　从两个视角探索操作系统：用户视角和系统视角。

　A、用户视角：

　对于PC用户，系统设计是为了让单个用户单独使用其资源，其目的是优化用户所进行的工作。对于这种情况，操作系统的设计目的是为了用户使用方便，性能是次要的，而且不在乎资源使用率。

　对于大型机用户，操作系统设计为资源使用做了优化：确保所有的CPU时间、内存和I/O都得到充分使用，并且确保没有用户使用超出其权限以外的资源。

　对于工作站用户，操作系统的设计目的是个人使用性能和资源使用率的折中。

　对于手持计算机用户，方便个人使用，最大化利用电池能源是操作系统设计的要点。

　B、系统视角：

　从系统视角，操作系统相当于资源分配器。操作系统管理CPU时间、内存空间等系统资源，在面对许多甚至冲突的资源请求，操作系统必须决定如何为每个程序和用户分配资源，以便计算机系统能有效而公平的运行。

　2、计算机系统组织

　计算机通过运算器、存储器、控制器、输入输出子系统等主要功能部件的相互连接和相互作用，借以实现机器指令级的各种功能和特性。从最基本的功能和作用原理来说，计算机是在控制器的全面控制下，接收经数字化编码的输入信息(程序和数据)，把它存放在存储器中，根据程序的要求对数据进行快速运算，产生结果数据输出。因此，可以把运算器、存储器、控制器、输入输出子系统看成是一台计算机的逻辑组成中最基本的功能部件。

　存储设备层次(按总线速率由高到低)：

　寄存器——高速缓存(Cache)——主存——磁盘——光盘——磁带

　3、计算机系统体系结构

　通过采用的通用处理器的数量来分类。

　A、单处理器系统

　在单处理器系统中，有一个主CPU能够执行一个通用指令集，包括来自用户进程的指令。

　B、多处理器系统

　多处理器系统的优点：

　增加吞吐量;规模经济;增加可靠性。

　分类：

　非对称多处理器(asymmetric multiprocessing)系统——主从关系;

　对称多处理器(symmetric multiprocessing)系统——对等关系。

　C、集群系统

　集群计算机共享存储并通过局域网连接或更快的内部连接。

　分类：

　非对称集群：一部分机器处于热备份模式，其余的机器运行应用程序。

　对称集群：两台或多个主机都运行程序，互相监视。

　4、操作系统结构

　操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部分：

　驱动程序：最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。

　内核：操作系统内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基础性、结构性的功能。

　接口库：是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口(API)，是最靠近应用程序的部分。例如，GNU C运行期库就属于此类，它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX编程接口的形式。

　外围：是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。例如，在微内核结构中，大部分系统服务，以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。

　在这里，需要介绍一些关于内核的知识。

　内核是操作系统最核心最基础的构件，内核结构往往对操作系统的外部特性以及应用领域有着一定程度的影响。

　内核的结构可以分为单内核、微内核、混合内核、外内核等。

　单内核(Monolithic kernel)，又称为宏内核。此架构的特性是整个核心程序都是以核心空间(Kernel Space)的身份及监管者模式(Supervisor Mode)来运行(宏内核被实现为运行在单一地址空间的单一的进程，核心提供的所有服务，都以特权模式，在这个大型的核心地址空间中运作，这个地址空间被称为核心空间(kernel space))。相对于其他类型的操作系统架构，如微核心架构或混核心架构等，这些核心会定义出一个高级的虚拟接口，由该接口来涵盖描述整个电脑硬件，这些描述会集合成一组硬件描述用词，有时还会附加一些系统调用，如此可以用一个或多个模块来实现各种操作系统服务，如进程管理、共时(Concurrency)控制、存储器管理等。

　微内核(Microkernel)，又称为微核心。微内核结构是1980年代产生出来的较新的内核结构，强调结构性部件与功能性部件的分离。微核心的设计理念，是将系统服务的实现，与系统的基本操作规则区分开来。它实现的方式，是将核心功能模块化，划分成几个独立的进程，各自运行，这些进程被称为服务器(service)。所有的服务器进程，都运行在不同的地址空间。只有需要绝对特权的进程，才能在具特权的运行模式下运行，其余的进程则在用户 空间运行。

　混合内核(Hybrid kernel)像微内核结构，只不过它的组件更多的在核心态中运行，以获得更快的执行速度。混合内核，一种操作系统内核架构，结合整块性核心与单核心两种设计方法。它的架构实作方式接近于整块性核心。最有名的混合核心为Windows NT核心与XNU。

　外内核(Exokernel)的设计理念是尽可能的减少软件的抽象化，这使得开发者可以专注于硬件的抽象化。外核心的设计极为简化，它的目标是在于同时简化传统微内核的讯息传递机制，以及整块性核心的软件抽象层。外核的目标就是让应用程序直接请求一块特定的物理空间，一块特定的磁盘块等等。系统本身只保证被请求的资源当前是空闲的，应用程序就允许直接存取它。

　在众多常用操作系统之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等个别系统外，几乎全部采用单内核结构，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows(微软声称Windows NT是基于改良的微内核架构的，尽管理论界对此存有异议。

　5、操作系统操作

　*双重模式操作*：

　为了确保操作系统地正常执行，必须区分操作系统代码和用户定义代码的执行。许多操作系统所采取的方法是提供硬件支持以允许区分各种执行模式。

　至少需要两种独立的操作模式：用户模式(user mode)和监督程序模式(monitor mode)(也称为管理模式(supervisor mode)、系统模式(system mode)或特权模式(privileged mode))。在计算机硬件中增加一个称为模式位(mode bit)的位以表示当前模式：监督程序模式(0)和用户模式(1)。有了模式位，就可以区分操作系统所执行的任务和用户所执行的任务。

　系统引导时，硬件开始处于内核模式。接着，装入操作系统，开始在用户模式下执行用户进程。一旦出现陷阱或中断，硬件会从用户模式切换到内核模式。因此，只要操作系统获得了对计算机的控制，它就处于内核模式。系统在将控制交还给用户程序时会切换到用户模式。

　双重模式操作提高了保护操作系统和用户程序不受错误用户程序影响的手段。其实现为：将能引起损害的机器指令作为特权指令。如果在用户模式下试图执行特权指令，那么硬件并不执行该指令，而是认为该指令非法，并将其以陷阱的形式通知操作系统。

　系统调用为用户程序请求操作系统代表用户程序完成预留给操作系统的任务提供了方法。系统调用通常采用陷阱到中断向量中的一个指定位置的方式。当系统调用被执行时，硬件会将它作为软件中断。控制权会通过中断向量转交到操作系统的中断处理程序，模式位设置成内核模式。系统调用服务程序是操作系统的一部分。内核检查中断指令以确定发生了什么系统调用;参数表示用户程序请求什么类型的服务。请求所需要的其他信息可通过寄存器、堆栈或内存来传递。内核检验参数是否正确和合法，再执行请求，然后将控制返回到系统调用之后的指令。

　6、进程管理

　进程是系统工作的单元。系统由多个进程组成，其中一些是操作系统进程(执行系统代码)，其余的是用户进程(执行用户代码)。所有这些进程可以潜在地并发执行，如通过在单CPU上采用CPU复用来实现。

　操作系统负责下述与进程管理相关的活动：

　*创建和删除用户进程和系统进程;

　*挂起和重启进程;

　*提供进程同步机制;

　*提供进程通信机制;

　*提供死锁处理机制。

　7、内存管理

　内存是现代计算机系统操作的中心。内存通常是CPU所能直接寻址和访问的唯一大容量存储器。

　操作系统负责下列有关内存管理的活动：

　*记录内存的哪部分正在被使用及被谁使用;

　*当有内存空间是，决定哪些进程可以装入内存;

　*根据需要分配和释放内存空间。

　8、存储管理

　操作系统对存储设备上的物理属性进行了抽象，定义了逻辑存储单元，即文件。操作系统将文件映射到物理介质上，并通过这些物理介质来访问这些文件。

　A、文件系统管理

　文件管理是操作系统最为常见的组成部分。文件是由其创建者定义的一组相关信息的集合。通常，文件表示程序(源程序和目标程序)和数据。

　操作系统负责下列有关文件管理的活动：

　*创建和删除文件;

　*创建和删除目录来组织文件;

　*提供操作文件和目录的原语;

　*将文件映射到二级存储上;

　*在稳定介质上备份文件。

　B、大容量存储器管理

　绝大多数现代计算机系统都采用硬盘作为主要非易失存储介质来存储程序和数据。许多程序都存储在硬盘上，要执行时才调入内存，在执行时将硬盘作为处理的来源地和目的地。因此，硬盘的适当管理对计算机系统尤为重要。

　操作系统负责下列有关硬盘管理的活动：

　*空闲空间管理;

　*存储空间分配;

　*硬盘调度。

　C、高速缓存

　高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。硬件高速缓存基于著名的局部性原理，该原理既适用于程序结构也适用于数据结构。在有高速缓冲存储器的.计算机系统中，中央处理器存取主存储器的地址划分为行号、列号和组内地址三个字段。于是，主存储器就在逻辑上划分为若干行;每行划分 为若干的存储单元组;每组包含几个或几十个字。高速存储器也相应地划分为行和列的存储单元组。二者的列数相同，组的大小也相同，但高速存储器的行数却比主 存储器的行数少得多。

　高速缓存主要由三大部分组成：

　*Cache存储体：存放由主存调入的指令与数据块。

　*地址转换部件：建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换。

　*替换部件：在缓存已满时按一定策略进行数据块替换，并修改地址转换部件。

　操作系统执行高速缓存管理，对高速缓存大小和置换策略的仔细选择可以极大提高性能。

　D、I/O子系统

　I/O子系统包括如下几个部分：

　*一个包括缓冲、高速缓存和假脱机的内存管理部分;

　*通用设备驱动器接口;

　*特定硬件设备的驱动程序。

　9、保护和安全

　保护是一种控制进程或用户对计算机资源的访问的机制。这个机制必须为强加控制提供一种规格说明方法和一种强制执行方法。

　安全的主要工作是防止系统不受外部或内部攻击。这些攻击范围很广，包括病毒和蠕虫、拒绝服务攻击、身份偷窃、服务偷窃。

　10、分布式系统

　分布式系统是将一组物理上分开来的、各种可能的异构的计算机系统通过网络连接在一起，为用户提供系统所维护的各种资源的计算机的集合。

　分布式系统(distributed system)是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件(特别是操作系统)，而不是硬件。内聚性是指每一个数据库分布节点高度自治，有本地的数据库管理系统。透明性是指每一个数据库分布节点对用户的应用来说都是透明的，看不出是本地还是远程。

　网络操作系统(Network Operating System)提供跨网络的文件共享、包括允许不同计算机上的进程进行消息交换的通信方法等功能。

　11、专用系统

　*实时嵌入式系统

　*多媒体系统

　*手持系统

　12、计算环境

　*传统计算

　*客户机-服务器计算

　*对等计算

　*基于Web的计算

　拓展：计算机三级考试网络操作系统基本概念

　1.单机操作系统

　单机操作系统包括几个方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理等。

　(1)操作系统的管理功能

　①进程管理：所谓进程(Process)就是一个将执行的程序，它附有该进程的地址空间、相应的寄存器组以及运行程序所需要的其他信息。操作系统必须提供一种启动进程的机制。在DOS中，该机制就是EXEC函数。在Windows中启动进程的函数是CreateProcess。

　②内存管理：操作系统的内存管理功能是管理内存资源，主要实现内存的分配与回收、存储保护以及内存的扩充等。

　③文件系统：文件系统负责管理在硬盘和其他大容量存储设备中存储的文件，通过文件管理向用户提供创建文件、删除文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。

　DOS通过文件表FAT寻找磁盘文件; Windows通过虚拟文件表VFAT来寻找磁盘文件; OS/2通过高性能文件系统HPFS来寻找磁盘文件。一般来说，HPFS的性能要比FAT和VFAT都好。

　④设备I/O操作系统的设备管理负责分配和回收外部设备，以及控制外围设备按用户程序的要求进行操作。DOS使用驱动程序来管理设备。

　(2)操作系统的结构

　操作系统通常有4类组件。

　①驱动程序;

　②内核;

　③接口库;

　④外围组件

　2.网络操作系统

　网络操作系统(NOS)是指能使网络上各个计算机方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的操作系统软件。

　网络操作系统的基本任务是：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种基本网络服务功能，实现网络系统资源的共享管理，并提供网络系统的安全保障。

　什么是Web OS?Web OS是一个运行在网页浏览器中的虚拟操作系统，更精确地说，Web OS是一个运行在网页浏览器中的应用程序集合。因此，有人把NOS称为服务器操作系统，把Web OS称为客户端操作系统。

　3.网络操作系统的分类

　一般来说，网络操作系统可以分为两类：专用型NOS与通用型NOS。

　4.网络操作系统的基本功能

　网络操作系统的基本功能有：文件服务、打印服务、数据库服务、通信服务、信息服务、分布式服务、网络管理服务、Internet/Intranet服务。

;

计算机系统基本概念

操作系统是最基本的系统软件，它和系统工具软件构成了系统软件 但给操作系统下定义是困难的，至今没有一个能公认的统一说法 以下列举了现今操作系统教材中常见的几种观察操作系统的角度 自顶向下的角度，操作系统是对裸机的第一层软件，是对机器的第一次扩展，为用户提供了一台与实际硬件等价的虚拟机 自底向上的角度，操作系统是资源管理，在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配 从软件分类角度看，操作系统是最基本的系统软件，它控制着计算机所有的资源并提供应用程序开发的接口 从系统管理员角度看，操作系统合理地组织管理了计算机系统的工作流程，使之能为多个用户提供安全高效的计算机资源共享 从程序员角度看（即从操作系统产生的角度），操作系统是将程序员从复杂的硬件控制中解脱出来，并为软件开发者提供了一个虚拟机，从而能更方便的进行程序设计 从一般用户角度看，操作系统为他们提供了一个良好的交互界面，使得他们不必了解有关硬件和系统软件的细节，就能方便地使用计算机 从硬件设计者看，操作系统为计算机系统功能扩展提供了支撑平台，使硬件系统与应用软件产生了相对独立性，可以在一定范围内对硬件模块进行升级和添加新硬件，而不会影响原先应用软件 总的来讲，传统的操作系统定义如下： 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、合理有效地组织计算机系统的工作，为用户提供一个使用方便可扩展的工作环境，从而起到连接计算机和用户的接口作用 此定义是以操作系统的具体功能为基础的定义方式

如何正确理解电脑系统

用于管理计算机本身的软件称为 系统软件 ，可以分成两块：

一块是 平台性 的，如操作系统内核、驱动、运行库；

另外一块是 用于程序开发 的，如编译器、汇编器、链接器。

多道程序： 通过监控程序使CPU不空闲，一空闲，就把等待着的程序启动（策略粗糙，不分轻重）。

分时系统： 部分系统调用时，OS判断是否有其他程序在等待，有就让出CPU。（问题：如果有1个程序进行耗时运算或陷入无限循环，不进行系统调用，OS就好像死机了一样。

多任务系统： 通过抢占式分配CPU。所有应用程序以进程的方式，运行在比OS权限低的级别。CPU由OS进行分配，每个进程有 优先级 。OS将CPU执行的进程快速切换，造成了很多进程同时运行的假象。

物理磁盘分为多个 盘片 ，每个盘片 2个盘面 ，每面按 同心圆 分为若干 磁道 ，每个磁道分为若干 扇区 ，每个扇区一般存储 512字节 数据。

现代磁盘已经演进为 => 屏蔽了复杂的硬件细节，通过LBA(Logical Block Address)， 对整个磁盘的扇区从001进行编号 。

早期，各程序是直接运行在物理内存上的，

因此带来了3个问题：

为此提出过2个解决方案：

这个方案解决了问题1、3，但是没有解决连续内存的问题，于是提出了方案2。

每个进程由1~3个线程组成，会 共享进程的text、data、heap段中的数据，寄存器和栈中的数据不共享 。

线程有三种状态：

每个线程拥有一段可执行的时间，称为 时间片 。

优先级调度 + 轮转法 ：

每个线程有优先级，高优先级的线程更早被分配时间片。

线程可分为 IO密集型线程 （经常IO主动放弃时间片）和 CPU密集型线程 （很少等待IO，一直在进行运算），

其中IO密集型线程更容易获得优先级的提升。

导致的问题： 进程饿死 ，优先级过低的线程，始终分配不到时间片，无法执行。

解决：等待过久的线程将获得优先级提升。

Linux下不存在真正意义上的线程概念，都称为 任务 （task）。但是不同的任务间可以共享内存空间，构成同一个进程，这些任务也就成了这个进程里的线程。

计算机软件系统的组成和功能特点

权威的解释这样说——电脑系统是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

就打个比喻，电脑系统就像是我们的房子，其他软件就像电视、洗衣机、沙发等。没有了房子做基础，电视、洗衣机和沙发等也就是个商城里的货物，而不能为我们所用。

所以，电脑如果没有了操作系统，如同一个人没有了灵魂，其他的东西也就是空谈。

电脑的硬件和软件系统

计算机软件系统是计算机系统中最为重要的一部分，是指由操作系统、应用软件、编程工具等组成的一套软件集合体系。它们共同协作，为计算机用户提供各种功能和服务。本文将从组成和功能特点两个方面来介绍计算机软件系统。

操作系统

操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理计算机硬件资源，提供各种服务和接口，为应用软件提供必要的支持。常见的操作系统有Windows、Linux、MacOS等。

应用软件

应用软件是指为用户提供各种功能和服务的软件，包括文字处理、图像处理、多媒体播放、游戏等。常见的应用软件有MicrosoftOffice、AdobePhotoshop、Winamp等。

编程工具

编程工具是为程序员提供编写、测试、调试程序的工具软件，包括编译器、调试器、集成开发环境等。常见的编程工具有VisualStudio、Eclipse等。

多样性

计算机软件系统具有非常多样化的特点，可以满足不同用户的需求。不同的操作系统、应用软件、编程工具等都有其独特的功能和特点，可以让用户选择最适合自己的软件。

易用性

计算机软件系统在设计时考虑到用户的使用习惯和操作习惯，使得软件的操作界面更加友好、易用。例如，Windows操作系统的桌面界面、Office软件的菜单栏等都是为了方便用户使用而设计的。

互联性

计算机软件系统具有很强的互联性，可以通过网络连接不同的计算机和设备，实现数据共享和信息交流。例如，电子邮件、即时通讯软件、云存储等都是基于计算机软件系统的互联特性。

可靠性

计算机软件系统在设计时考虑到了系统的稳定性和可靠性，避免了软件崩溃、数据丢失等问题。例如，操作系统的自动备份、应用软件的自动保存等都是为了保证软件系统的可靠性。

计算机系统（名词解释）

电脑（computer，又称计算机）是一种用于高速计算的电子计算机器，被称为“20世纪最先进的科学技术发明之一”。电脑由硬件系统和软件系统所组成，具有进行数值计算、逻辑计算和存储记忆等多项功能。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，带动了全球范围的技术进步。

硬件系统

硬件系统包括：机箱（电源、硬盘、磁盘、内存、主板、CPU－中央处理器、CPU风扇、光驱、声卡、网卡、显卡）、显示器、UPS（不间断电源供应系统）、键盘、鼠标等等（另可配有耳机、麦克风、音箱、打印机、摄像头等）。家用电脑一般主板都有板载声卡、网卡。部分主板装有集成显卡。

软件系统

软件系统包括：操作系统、应用软件等。应用软件中电脑行业的管理软件，IT电脑行业的发展必备利器，电脑行业的erp软件。

计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。硬件包括中央处理机、存储器和外部设备等；软件是计算机的运行程序和相应的文档。计算机系统 具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能。硬件是计算机系统的物质基础，没有硬件就不称其为计算机；软件是计算机的语言，没有软件的支持，计算机就无法使用。计算机硬件包括中央处理机 、存储器和外部设备。中央处理机是计算机的核心部部件，由运算器的控制器两部分组成，主要功能是解释指令 、控制指令执行、控制和管理机器运行状态，以及实时处理中央处理机内部和外部出现和各种应急事件。存储 器分为主存储器和辅助存储器。主存储器的主要功能是存储信息和与中央处理机直接交换信息；辅助存储器包 括磁盘机、[1]磁带机和光盘机等，通常只与主存储器交换信息。外部设备包括输入和输出设备、转换设备、终端 设备等，如键盘、打印机、绘图仪和鼠标器等。软件通常分为两大类：系统软件和应用软件。系统软件最靠近 硬件层，是计算机的基础软件，如操作系统、[2]高级语言处理程序等。系统软件是计算机厂家预先设计好的。操作系统主要用于组织管理计算机系统的所有硬件和软件资源，使之协调一致、高效地运行；高级语言处理程序包括 编译程序和解释程序等。编译程序能将高级语言编写的源程序翻译成计算机执行的目标程序，解释程序是边解 释边执行源程序。应用软件处于计算机系统的最外层，是按照某种特定的应用而编写的软件。90年代至21世纪初 计算机技术的发展进入以开放系统及计算机风格为突出特征的崭新时代，正在逐步形成包括计算机系统体系结 构、网络体系结构和应用体系结构的完整技术体系。各种计算机的结构，如精简指令系统计算机和大规模并行 处理计算机的迅速发展，对计算机工业的发展和军事应用都将产生巨大的影响。