丙午🐎年

1 操作系统概述

• 操作系统层次结构
  • 硬件层: 最底层，直接与操作系统交互
  • 硬件驱动程序: 硬件到操作系统的接口，负责主机和外设通讯
  • 操作系统内核: 包含处理器、内存、设备、文件管理等基本功能
  • 系统调用: 用户通过此与内核交互，获取系统服务
  • 应用层: 包括应用程序、shell、图形用户界面
• 操作系统重要性
  • 统一管理: 简化软件与硬件之间的复杂交互
  • 提高效率: 通过有效的资源管理，优化处理器和内存使用
  • 增强安全性: 保护用户数据和程序，避免资源冲突和破坏
  • 用户友好: 提供直观的用户界面，方便用户操作计算机
• 操作系统概述
  • 概念与功能
    • 定义: 管理和控制计算机软硬件资源的程序组
    • 角色: 桥接计算机硬件、软件与用户之间的接口
    • 核心功能
      • 处理器管理: 优化处理器分配，提高利用率
      • 内存管理: 管理 RAM，保障内存空间安全
      • 设备管理: 控制外部设备，如打印机、移动硬盘等
      • 文件管理: 包括文件目录、组织、操作和保护
      • 进程(作业)管理: 管理用户作业，从输入到输出的全过程
  • 分类
    • 批处理系统
      • 成批操作,提高 CPU 利用率
      • 可脱机使用，操作方便
      • 缺点：无交互
      • 举例：VMS 系统
    • 分时系统
      • 运行多用户共享 CPU，支持同时运行多个程序
      • 比如 UNIX 系统
    • 实时系统: 快速响应外部请求，用于特殊用途如自动控制
    • 网络操作系统: 支持计算机网络管理、通讯和资源共享
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中央处理器 CPU 包括运算器和控制器。
在微机中，运算器的主要功能包括完成各种算术和逻辑运算。
控制器的基本功能是控制机器各个部件协调一致地工作。
CPU 中用于跟踪下一条将要执行的指令地址的是程序计数器 PC。
CPU 中用于保存当前机器运行状态的是程序状态字 PSW。
CPU 中的寄存器包括数据寄存器、指令寄存器、程序寄存器。
CPU 和存储器的连接线包括地址线、数据线、控制线。

8 进制的基本数元是从 0 到 7。
一个数的右下角用 H 或 16 标识，表示该数是一个十六进制数。
二进制数转换为十六进制需要以小数点为界每 4 位截取转换。
将十进制数转换为 R 进制数时，小数部分采用乘 R 取整法。
计算机中所有信息都是用二进制代码来表示。

属于《计算器组成原理》内容。

1. 冯.诺依曼体系结构

• 基本思想
  • 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大组成
  • 指令和数据顺序编程程序存储到存储器中
  • 存储程序原理：数据以二进制代码形式存放，内存地址决定存放位置
  • 每条指令的操作数组成计算错误码，直接合成运算
  • 内存储器是定场的线性组织，CPU 通过内存地址可以直接读写内存
  • 控制器对计算机进行集中的数据控制
• 指令和数据处理
  • 整数相加示例：这里一共消耗了四个指令，分别为取l两数、两数相加和存数
  • 操作码表示运算，如 ADD，指出操作对象在内存中的地址
  • 内存组织：指令和数据按顺序存放，如 load、store 指令对应内存地址
• 计算机基本工作过程
  • 自动从内存取指令、分析指令、执行指令，循环执行至程序结束
  • 加法程序原理：取指令、分析执行、取数据、运算、结果存储回内存

总结：计算机由基本组成单元构成，遵循存储程序原理；
指令和数据的处理是计算机工作的基础；
控制器控制指令的取、分析、执行过程，实现程序运行。

2. CPU

• 处理器(CPU)组成
  • 运算器(ALU)
    • 功能: 在控制器指挥下进行算术运算和逻辑运算，实现对数据的加工和处理
  • 控制器(CU)
    • 功能
      • 重新控制、操作控制、时间控制
      • 地址控制: 按顺序执行程序，有确定的程序执行顺序
      • 操作控制: 管理电路工作，信号发送到相应部件，实现控制
  • 寄存器
    • 类型
      • 数据寄存器(Data Register，DR): 用于暂存内存中读取的数据
      • 指令寄存器(Instruction Register，IR): 保存当前正在执行的指令
      • 程序寄存（计数）器(Program Counter，PC): 指向 CPU 下一条将要执行的指令的内存地址

1 进位记数制

• 数据表示
  • 日常生活中的时间表示
    • 60 秒 = 1 分钟；60 分钟 = 1 小时
    • 进位规则：逢十进一
  • 二进制数
    • 基数：2
    • 数元：0, 1
    • 进位规则：逢二进一
    • 用 0 和 1 表示晶体管的导通和截止状态
  • 二进制数的表示方法
    • 权重表示：“A = A0 * R^0 + A1 * R^1 + …”
    • 真值计算：通过奇数权重展开式求得
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