操作系统的硬件环境
硬件环境文档
硬件环境介绍硬件环境是指计算机系统中各种物理设备的组合，包括计算机主机、输入输出设备、存储设备等。
在进行软件开发和系统运行时，了解硬件环境的特性和配置是至关重要的。
主机计算机主机是硬件环境的核心组件，它包含了处理器、内存、硬盘、主板等基本部件。
根据不同的用途和需求，主机的配置可以有所不同，例如服务器主机通常会具备更高的处理能力和更大的存储容量。
处理器处理器也被称为中央处理器（CPU），它是主机中最重要的组件之一。
处理器的性能直接影响到计算机的运行速度和响应能力。
常见的处理器架构包括x86、ARM等，不同架构的处理器在指令集和性能上可能有所差异。
内存内存是计算机主机中的临时数据存储器，用于暂时存放正在使用的程序和数据。
主机的内存容量越大，能够同时处理的任务就越多，系统的运行速度也会更快。
常见的内存类型有DRAM和SRAM，它们在成本和性能上具有不同的特点。
硬盘硬盘是计算机主机中的永久数据存储器，用于存储操作系统、应用程序和用户数据。
硬盘的容量决定了系统可以存储的数据量，而硬盘的读写速度则影响到系统的启动速度和文件访问速度。
常见的硬盘类型包括机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD），它们在容量、速度和可靠性上存在差异。
主板主板是计算机主机中各种硬件组件的连接和控制中心。
它提供了CPU插槽、内存插槽、硬盘接口等，使各个硬件组件能够互相通信和协调工作。
主板的规格和接口决定了主机可以支持的硬件设备类型和数量。
输入输出设备输入输出设备是计算机与外部世界进行交互的工具，常见的输入输出设备包括显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪等。
显示器显示器用于将计算机中的图像和文本信息显示出来，让用户可以看到计算机的输出结果。
显示器的尺寸、分辨率、色彩深度等参数都会影响到图像的质量和显示效果。
键盘和鼠标键盘和鼠标是计算机中最常用的输入设备，它们用于输入文本、操作界面和控制光标等。
键盘的布局和按键方式可能会有所不同，而鼠标的类型和灵敏度也会影响到用户的操作体验。
操作系统的运行环境
操作系统的运行环境在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统默默地在后台工作，为我们提供了一个便捷、高效的交互环境。
但你是否想过，操作系统是在怎样的条件下运行的呢？这就涉及到操作系统的运行环境。
首先，让我们来谈谈硬件环境。
硬件是操作系统运行的基础，就像大楼的地基一样。
其中，中央处理器（CPU）是核心部件之一。
它负责执行操作系统发出的指令，处理各种数据和计算任务。
不同类型的CPU 具有不同的架构和性能特点，这也会影响操作系统的运行效率和功能。
内存也是至关重要的硬件组成部分。
操作系统和正在运行的程序都需要在内存中存储和读取数据。
内存的大小和速度直接关系到系统的运行速度和多任务处理能力。
如果内存不足，操作系统可能会频繁地将数据在内存和硬盘之间交换，导致系统卡顿。
硬盘则用于长期存储操作系统、应用程序和用户的数据。
硬盘的容量决定了能够存储的信息量，而硬盘的读写速度也会影响系统的启动和程序的加载速度。
此外，还有输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统需要与这些设备进行有效的通信和控制，以实现用户与系统的交互。
说完硬件，再来说说软件环境。
操作系统本身就是一种软件，但它还需要其他软件的支持才能更好地发挥作用。
驱动程序就是其中重要的一环。
不同的硬件设备需要相应的驱动程序来与操作系统进行适配和通信。
没有正确的驱动程序，硬件可能无法正常工作，或者无法发挥出最佳性能。
应用程序也是操作系统软件环境的一部分。
它们在操作系统提供的平台上运行，为用户提供各种功能和服务。
操作系统需要对应用程序进行管理，包括分配资源、处理进程间的通信和协调等。
还有系统库和运行时环境。
系统库包含了一些常用的函数和工具，应用程序可以调用这些库来实现特定的功能，从而提高开发效率。
运行时环境则为某些编程语言或框架提供了必要的支持，确保程序能够正确运行。
在操作系统的运行环境中，还需要考虑系统的内核态和用户态。
内核态具有最高的权限，可以执行所有的指令和访问所有的硬件资源。
系统运行环境配置及安装说明
系统运行环境配置及安装说明系统运行环境配置及安装说明随着科技的不断进步，计算机在我们的生活中变得越来越重要。
无论是工作还是娱乐，计算机都扮演着重要的角色。
因此，对于计算机的运行环境配置和安装，我们必须十分重视。
本文将为大家讲解系统运行环境配置及安装说明。
1. 硬件要求在进行计算机的系统运行环境配置和安装之前，我们需要先了解计算机硬件的要求。
具体来说，硬件要求包括以下内容：a. 处理器：Intel Core i3及以上版本，AMD CPU同样支持。
b. 内存：至少需要4GB以上。
c. 硬盘容量：至少需要30GB以上。
d. 显卡：必须支持DirectX 9或以上版本。
e. 其他：键盘、鼠标、显示器等。
2. 系统要求除了硬件要求外，还需要关注计算机系统的要求。
不同版本的操作系统所需的配置可能不同，因此，我们需要对不同的系统版本进行了解。
以下是常见的计算机系统的要求：a. Windows10：x64架构，2GB以上的RAM，20GB以上的硬盘空间。
b. Windows 8/8.1：x86或x64，1GB以上的RAM，16GB以上的硬盘空间。
c. Windows 7：x86或x64，1GB以上的RAM，16GB以上的硬盘空间。
d. Mac OS X：至少需要2GB以上的RAM，8GB以上的硬盘空间。
3. 安装步骤配置完成后，我们可以开始进行计算机系统的安装。
下面是计算机系统安装的具体步骤：a. 下载ISO文件：我们需要下载合适的ISO文件，可从系统官网或者第三方下载站点下载。
b. 刻录ISO文件：将ISO文件刻录到CD或者USB设备，刻录工具自行选择。
c. 启动系统：插入CD或者USB设备后，重启计算机，并按下启动键。
d. 安装系统：安装介质启动后，按照屏幕提示设置系统，包括语言、区域、时区等。
e. 磁盘分区：系统安装后，需要对硬盘进行分区操作，具体操作视不同的系统版本而定。
f. 安装驱动程序：安装完成后，需要安装驱动程序以正确使用计算机的硬件和外设。
开发时的软硬件环境和运行时的软硬件环境分别是什么
开发时的软硬件环境和运行时的软硬件环境分别是什么
软硬件环境在开发和运行时是两个不同的概念。
1.开发时的软硬件环境：
1)软件环境：指的是用于开发软件的工具、平台和库。
例如，
开发人员可能使用特定的集成开发环境（IDE）或文本编辑器来编写代码，使用调试器来调试程序，并使用版本控制系统来管理代码。
此外，还可能使用模拟器、仿真器或开发板等工具来模拟或测试目标硬件设备。
2)硬件环境：指的是在开发过程中使用的计算机或服务器硬
件。
这包括处理器、内存、硬盘、输入输出设备等。
2.运行时的软硬件环境：
1)软件环境：指的是应用程序运行时所需的软件组件和操作
系统环境。
例如，在嵌入式系统中，软件环境可能包括操作系统、运行时库、驱动程序等。
2)硬件环境：指的是应用程序实际运行的目标硬件设备。
这
可以是嵌入式设备、服务器、移动设备或其他类型的计算机系统。
★需要注意的是，在开发时的软硬件环境中，开发人员使用的工具和平台可能与最终运行时的软硬件环境有所不同。
★在开发过程中，通过模拟、仿真或测试硬件设备的方式来进行开发，而在实际运行时，应用程序将在目标硬件设备上运行。
★了解软硬件环境并根据其特定要求进行开发和调试是确保应用程序在目标平台上正常运行的关键。
★因此，开发人员需要适应不同的软硬件环境，并确保他们的代码能够在预期的运行时环境中正确运行。
安装操作系统的实验报告
一、实验目的1. 掌握操作系统安装的基本方法。
2. 熟悉操作系统安装过程中的注意事项。
3. 提高动手操作能力，为以后使用操作系统打下基础。
二、实验环境1. 硬件环境：- CPU：Intel Core i5- 内存：8GB- 硬盘：500GB- 显卡：NVIDIA GeForce GTX 1050- 主板：华硕PRIME H310M-E2. 软件环境：- 操作系统：Windows 10- 安装工具：Windows 10安装镜像三、实验步骤1. 准备安装镜像- 将Windows 10安装镜像烧录到U盘或光盘上。
2. 设置BIOS启动顺序- 进入主板BIOS设置界面，将U盘或光盘设置为第一启动设备。
3. 启动计算机- 重启计算机，从U盘或光盘启动。
4. 开始安装操作系统- 进入Windows 10安装界面，点击“现在安装”按钮。
5. 选择安装类型- 选择“自定义：仅安装Windows（高级）”选项。
6. 选择安装磁盘- 在“驱动器选项”下，选择要安装Windows的磁盘分区，点击“新建”按钮创建新的分区，然后将所有磁盘空间分配给新分区。
7. 格式化磁盘- 在弹出的窗口中，选择“将磁盘格式化为NTFS文件系统”，点击“下一步”按钮。
8. 安装操作系统- 等待操作系统安装完成，期间会自动重启计算机。
9. 设置账户信息- 在安装完成后，根据提示设置用户名、密码等信息。
10. 安装驱动程序- 根据需要安装显卡、网卡等驱动程序。
11. 安装常用软件- 安装Office、QQ、浏览器等常用软件。
四、实验结果与分析1. 实验结果- 成功安装Windows 10操作系统，并完成了基本配置。
2. 实验分析- 本次实验中，按照步骤顺利完成操作系统安装，但在安装过程中遇到了以下问题：（1）在设置BIOS启动顺序时，需要根据主板型号进行设置，否则无法从U 盘或光盘启动。
（2）在格式化磁盘时，需要注意选择合适的文件系统，以免影响系统性能。
系统部署环境说明
系统部署环境说明一、系统概述在部署任何系统之前，都需要先了解其所需的环境，包括硬件、软件、网络等各个方面的要求。
本篇文章将详细说明我们的系统所需要的环境。
二、硬件环境1、服务器：为了确保系统的稳定运行，我们推荐使用高性能的服务器，如具有高处理能力、大内存和存储空间的服务器。
2、客户端设备：客户端设备应具有足够的处理能力，以运行各种系统和应用。
每个客户端设备应至少具有以下配置：双核处理器，2GB 内存，500GB硬盘空间，以及10/100Mbps网络连接。
3、打印机：打印机应支持网络连接，以便能够通过网络进行打印操作。
4、网络设备：为了确保系统的稳定性和高效性，我们需要使用具有高带宽和低延迟的网络设备，如交换机和路由器。
三、软件环境1、操作系统：我们的系统可以在主流的操作系统上运行，如Windows、Linux和macOS。
2、数据库：我们需要使用关系型数据库来存储和管理数据。
常用的数据库软件包括MySQL、PostgreSQL和Oracle等。
3、Web服务器：为了部署我们的系统，我们需要使用一个高效的Web 服务器，如Apache或Nginx。
4、编程语言和框架：我们的系统使用Python和Java编写，并使用了相应的框架，如Django和Spring。
5、浏览器：用户通过浏览器访问我们的系统。
我们支持主流的浏览器，如Chrome、Firefox和Safari。
四、网络环境1、网络带宽：为了确保系统的正常运行，网络带宽应至少为10Mbps。
2、网络延迟：网络延迟应低于100ms。
3、防火墙和安全策略：部署我们的系统需要配置防火墙以保护系统和数据安全。
同时，应制定合适的安全策略以确保系统的正常运行。
4、网络设备可靠性：我们建议使用具有高可靠性的网络设备，如备份电源和热插拔组件。
5、网络拓扑结构：为了确保系统的正常运行，我们需要设计一个合适的网络拓扑结构，包括核心层、汇聚层和接入层。
五、其他注意事项1、数据备份和恢复策略：我们需要制定完善的数据备份和恢复策略，以确保数据的安全性和完整性。
操作系统的运行环境
提供文本命令行界面，用户通过输入命令来进行操 作。
触摸屏界面
适用于移动设备和支持触摸屏的设备，通过触摸屏 幕进行操作。
用户权限管理
用户账户管理
提供创建、修改、删除用户账户的功能，并 对账户进行权限分配。
访问控制
根据用户的权限级别，限制其对系统资源、 应用程序和数据的访问。
加密与安全
DNS协议
DNS协议用于将域名转换为IP地址，使得用户可以通过域名访问网 站。
网络设备
路由器
01
路由器是连接不同网络的设备，负责数据包的转发和路径选择
。
交换机
02
交换机是一种多端口设备，用于连接多个计算机或网络设备，
实现数据交换。
网卡
03
网卡是计算机与网络连接的接口卡，负责将计算机与网络连接
起来。
操作系统的运行环 境
contents
目录
• 硬件环境 • 软件环境 • 网络环境 • 用户环境
01
硬件环境
处理器
处理器类型
不同的操作系统对处理器的类型有不同的要求。例如， Windows和macOS需要x86或x86_64架构的处理器，而 iOS和Android则需要ARM或x86架构的处理器。
处理器速度
处理器的速度决定了系统的性能。更快的处理器能够提供 更好的性能，包括更快的响应时间和更高的处理能力。
多核处理器
多核处理器允许操作系统更好地利用多个核心进行并行处 理，从而提高性能。
内存
内存大小
足够的内存是操作系统正常运行的基本要求。根据操 作系统的不同，所需的内存大小也不同。
内存速度
高速的内存能够提供更快的读写速度，从而提高系统 的性能。
软硬件环境配置说明
软硬件环境配置说明软硬件环境配置说明随着计算机技术和软件应用的不断发展，配置计算机的软硬件环境成为了一项关键的工作。
这方面主要包括操作系统、软件开发工具、编程语言、数据库管理系统、计算机硬件等多个部分。
本文将介绍如何配置一台计算机的软硬件环境，以便用户可以方便地进行软件开发和应用。
一、操作系统操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理计算机的资源、提供应用程序执行的环境和接口，以及调度多任务系统等。
目前比较流行的操作系统有Windows、macOS、Linux 等，用户可以根据自己的需求选择不同的系统。
在选择操作系统时，需要考虑以下几个因素：1.系统稳定性：操作系统应该能够稳定运行，并且不易崩溃或出现异常情况。
2.应用软件支持：操作系统能够支持用户需要使用的应用程序，以便工作和娱乐等方面的需求。
3.用户友好性：界面简洁、易用的操作系统可以提高用户的使用体验和工作效率。
在Windows操作系统中比较常用的版本有Windows 7、8、10等版本，根据自己的需求和个人喜好选择。
而在macOS系统中，用户可以根据自己的设备选择不同的版本，如macOS Catalina、Big Sur等。
对于Linux系统，用户可以根据自己的需求选择不同的发行版，如Ubuntu、CentOS等。
二、软件开发工具软件开发工具是软件开发过程中必不可少的一部分。
开发工具可以提供代码编辑、编译、调试和版本控制的功能，有助于开发出高质量的软件。
常用的软件开发工具包括Eclipse、IntelliJ IDEA等。
在选择软件开发工具时，需要考虑以下几个因素：1.语言支持：开发工具应该支持用户使用的编程语言，以便用户开发各种不同的应用程序。
2.功能齐全：工具应该提供完善的开发工作流程，并且具有代码编辑、编译、调试和版本控制等基本功能。
3.易用性：工具应该有直观、简单的用户界面，并且易于学习和使用。
三、编程语言编程语言是开发各种应用程序和软件的基础，选择适合的编程语言可以帮助用户更快地开发出高质量的软件。
操作系统2-接口及硬件支撑环境
方式：
单道批处理系统：原理和特点 多道批处理系统：原理和特点
3．分时操作系统
概念：
所谓分时系统就是采用了分时技术的操作系统。分时技术就是把处 理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给 各联机作业使用。
计算机操作系统的接口及硬件支 撑环境
1.3 操作系统的形成与发展
1.3.1 推动操作系统发展的动力 1.3.2 操作系统的发展
1.3.1 推动操作系统发展的动力
1．不断提高资源利用率的需要 2．方便用户操作 3．硬件的不断更新换代 4．计算机体系结构的不断发展
1.3.2 操作系统的发展
7．网络操作系统
概念
网络操作系统用于管理网络中的各种资源，为用 户提供各种服务。其主要功能有网络通信管理、 网络资源管理、网络安全管理和网络服务等。
类型
客户/服务器模式（C/S） 对等模式
8．分布式操作系统
概念：
分布式处理系统是指由多个分散的处理单元经互 联网络的连接而形成的系统。在分布式系统上配 置的操作系统称为分布式操作系统。
分时系统要解决的关键问题是
一是及时接收，二是及时处理。
分时系统的实现方式
① 单道分时系统 ② 具有“前台”和“后台”的分时系统 ③ 多道分时系统
分时系统的特征
有多路性、独立性、及时性和交互性。
4．实时系统
概念
实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定 的时间内，完成对该事件的处理，并控制所有实时任务 协调一致地运行。
1．无操作系统 2．批处理系统 3．分时操作系统 4．实时系统 5．微机操作系统 6．多处理机操作系统 7．网络操作系统 8．分布式操作系统
操作系统的运行环境
操作系统的运行环境在我们日常使用电脑或手机的过程中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个大管家，默默地管理着各种硬件和软件资源，让我们能够轻松地完成各种任务。
但你是否想过，操作系统是在怎样的环境中运行的呢？这就好比一个运动员，要想发挥出最佳水平，离不开合适的场地和装备。
操作系统也是如此，它需要一系列的条件和支持才能稳定、高效地工作。
首先，让我们来谈谈硬件环境。
硬件是操作系统运行的基础，就像大楼的地基一样。
中央处理器（CPU）是其中的核心组件，它负责执行操作系统发出的各种指令。
不同的操作系统对 CPU 的性能要求也有所不同。
比如，一些轻量级的操作系统可能在较低性能的 CPU 上也能流畅运行，而像一些大型的专业软件所依赖的操作系统，则需要高性能的多核 CPU 来提供强大的计算能力。
内存也是关键的一环。
操作系统和正在运行的程序都需要在内存中存储和处理数据。
如果内存不足，操作系统可能会变得缓慢，甚至出现程序崩溃的情况。
这就好比一个仓库，如果存储空间太小，就无法存放足够的货物，从而影响整个业务的运转。
存储设备，如硬盘和固态硬盘（SSD），则用于长期保存操作系统、程序和用户的数据。
它们的读写速度和容量也会影响操作系统的性能和用户体验。
快速的存储设备可以让操作系统更快地加载和保存数据，提高系统的响应速度。
除了这些主要的硬件组件，还有输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
它们为用户与操作系统之间的交互提供了途径。
操作系统需要能够正确地识别和处理这些设备发送的信号，以响应用户的操作。
接下来，我们看看软件环境。
操作系统需要与各种应用软件协同工作。
这些应用软件可能是办公软件、游戏、图形设计工具等等。
操作系统要为这些软件提供稳定的运行平台，确保它们能够正常安装、运行和卸载，并且能够合理地分配系统资源，避免出现软件之间的冲突。
驱动程序是连接操作系统和硬件设备的桥梁。
不同的硬件设备需要相应的驱动程序才能在操作系统中正常工作。
硬件环境
存 储 体 系
寄存器 高速缓存 主存储器 硬盘存储器 磁带机 光存储器
存储访问局部性原理
程序存取局限性。程序执行时，有很多 的循环和子程序调用，一旦进入这样的 程序段，就会重复存取相同的指令集合 数据存取局部性，在较短的时间内，稳 定地保持在一个存储器的局部区域 处理器主要和存储器的局部打交道 在经过一段时间以后，使用的代码完成方式：
通用寄存器
功能单元
主存
例:(C程序) a=b+c d=a-100
Load R3,b Load R4,c Add R3,R4 Store R3,a
Load R4,100 subtract R3,R4 Store R3,d
2.2 控制单元
硬件进程 微处理器并发：取指操作与执行操作重叠
1.4 操作系统的硬件环境
本节重点 CPU工作机制 存储原理 I/O原理 中断技术
节标题
冯。诺依曼体系结构
中央处理器 存储系统 I/O设备 中断技术
练习
1 冯●诺依曼体系结构
中央处理单元
算术-逻辑运算单元 地址总线
数据总线
控制单元
主存储单元
设备
2
– 算术操作
中央处理器
2.1 算术逻辑运算单元
取指令单元
Load R3,b Load R4,c Add R3,R4 Store R3,a
PC
译码单元
3054
3046 3050
10111001001100。。 1011101000000
1010011100100
IR Load R4,c 执行单元 控制单元
3054 3058
操作系统的运行环境.ppt
PSW ––– 程序状态字，指示处理机状态。
条件码：反映指令执行后的结果特征。
PSW包含：
中断屏蔽码：指出是否允许中断 先级)
(中断优
CPU的工作状态：管态还是目态。
IR：指令寄存器 MAR MBR IOAR IOBR
(2) M68000的程序状态字 (微机) 16位字 P20 PIC2－1
15
13
CPU如何知道什么时候可以运行特权指令?
3. 程序运行有两种状态 CPU有时执行用户程序，有时执行操作系统的
程序。如何识别当前的使用者是操作系统还是一般 用户，这赖于处理机状态的标识，它将处理机工作 状态划分为：管态、目态。
管态（系统态）
一般指操作系统管理程序运行的状态 简 称管态，即OS 运行态，此时可使用特权指令和 非特权指令。
RAM和ROM的用途：
ROM RAM
长驻内存的模块
随机存取的用 户程序和数据
例如：
IBM-PC的基 本系统中有 48KB的ROM
8K基本输入/出系统 程序BIOS
40K ROM
32KB CBASIC 解释程序
8KB 空闲
内存分区
3. 存储分块 存储的最小单位称为“二进位”，它包含的信息
为0或1。存储器最小单位编址单位是字节，有8位。 两个字节组成“ 字”。
把存储器分为“ 块” 便于管理分配，在为用户分 配主存空间时，以块为最小单位：
16字节(一块) ––– PC机 64字节(一块) ––– PDP-11机 2k字节(一块) ––– IBM370机、IBM大型机
4. 存储保护
存放在主存的用户程序和操作系统，以及它们 的数据，很可能受到正在CPU上运行的某用户程序 的有意或无意的破坏，这可能会造成十分严重的后 果。所以对主存中的信息加以严格的保护，使操作 系统及其它程序不被错误的操作所破坏，是其正确 运行的基本条件之一。
操作系统的硬件环境
操作系统的硬件环境操作系统是计算机系统中最核心的一部分，它负责管理计算机硬件资源并为应用程序提供服务。
操作系统的运行离不开硬件环境的支持，因为硬件环境提供了操作系统运行所需的物理基础。
中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的大脑，负责执行指令和控制数据的流动。
操作系统必须与CPU紧密合作，通过调度进程和分配资源来提高计算机的性能和效率。
不同的操作系统可能对CPU的支持程度有所不同，一些操作系统支持多核处理器和超线程技术，从而提高系统的并发处理能力。
主存储器（RAM）主存储器是操作系统运行所必需的内存空间，所有的程序和数据都需要加载到主存储器中才能被CPU访问。
操作系统通过内存管理单元（MMU）来管理主存储器，实现内存的分页、虚拟内存的管理和内存的保护。
内存大小和速度会直接影响操作系统的性能和运行效果。
存储设备（硬盘、固态硬盘）存储设备用于持久化存储数据和程序，包括硬盘、固态硬盘等。
操作系统负责管理这些存储设备，实现数据的读写和文件系统的管理。
存储设备的速度和容量会影响操作系统的启动速度和文件操作效率。
输入输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机）输入输出设备是计算机系统与外部世界的接口，操作系统通过驱动程序来控制输入输出设备的操作。
操作系统会为不同的输入输出设备提供统一的接口，使得应用程序可以轻松地与各种设备交互。
总线总线是计算机系统中连接各种硬件设备的通信通道，操作系统通过总线访问硬件设备并进行数据传输。
操作系统需要有效地管理总线的带宽和数据传输速度，以确保各种设备能够有效地协同工作。
中断系统中断系统是操作系统与硬件设备之间的一种通信机制，硬件设备可以通过中断向操作系统发送信号，通知操作系统有事件发生。
操作系统需要及时响应中断信号，并处理中断事件，以确保系统的稳定性和可靠性。
总结操作系统的硬件环境是操作系统运行的物理基础，包括中央处理器、主存储器、存储设备、输入输出设备、总线和中断系统等。
操作系统需要与硬件环境紧密合作，有效地管理硬件资源，并为应用程序提供良好的运行环境。
os2操作系统运行环境
所谓微程序设计就是指把计算机控制器的操作用微 指令编成程序来实现，这样的程序称为微程序或微 代码。
微指令
计算机控制线路的操作是由一系列基本的动作组成 的，这些基本动作称为微操作或微指令。
第二章 操作系统运行环境
2.4 固件——微程序设计概念
微程序设计的优点
机器控制线路的设计可以标准化，即方便又节省时 间 便于修改、维护和检查 一组指令系统可以通过微程序适合多种型号的计算 机 一台计算机通过微程序可以包含若干组指令系统
第二章 操作系统运行环境
第2章 操作系统运行环境
2.1 硬件环境 2.2 操作系统于其它软件的关系 2.3 操作系统与人的接口 2.4 固件——微程序设计概念
第二章 操作系统运行环境
2.1 硬件环境
2.1.1 中央处理器 2.1.2 主存储器 2.1.3 缓冲技术 2.1.4 中断技术 2.1.5 时钟、时钟队列
第二章 操作系统运行环境
2.1.4 中断技术
中
中
断
断
寄
源
存
器
中
中
断
中
断
扫
断
处
描
逻
理
机
辑
程
构
序
第二章 操作系统运行环境
2.1.4 中断技术
中断优先级
优先级越高的中断优先被处理 具有同样优先级的中断：
固定优先数 轮转法
中断响应
CPU什么时候响应中断 如何知道发出中断的中断源是哪一个
第二章 操作系统运行环境
PSW是一个特殊的寄存器，用于指示处理 器的状态 不同的处理器，他们的PSW的位数不同， 格式也不同。
一个PSW的例子：见教材page 20
系统软硬件环境要求
系统软硬件环境要求
以下提供的系统软硬件和网络环境配置，是标准企业版本正常运行的基础配置，包括：
1、网络拓扑示意
图10-1 网络拓扑示意图
2、硬件要求
下表说明系统的硬件的最低配置要求。
服务器端硬件要求
1 根据操作系统的要求，可能需要额外的内存。
2 实际的要求因系统配置和选择安装的应用程序和功能的不同而异。
3、操作系统要求
下表说明必须安装的操作系统。
服务器端操作系统
需要安装如下某一类操作系统：
需要安装如下某一类操作系统：
需要安装如数据库系统：。
计算机系统环境要求
计算机系统环境要求随着计算机技术的不断发展和应用，计算机系统的环境要求也越来越高。
对于计算机系统的环境要求，我们需要有一定的了解和认识。
本文将从计算机硬件、软件、网络环境等方面介绍计算机系统的环境要求，以帮助读者更好地了解和满足计算机系统的环境要求。
一、硬件环境要求1.计算机结构计算机硬件结构的不同对计算机的性能会有很大的影响，需要根据使用的需要进行选购。
例如，如果你需要进行大量的图形处理或者游戏，那么你需要一台高性能的显卡，使用显卡还需要硬盘和CPU都有相对应的性能，这样才能满足你的需要。
2.计算机配置计算机系统的配置是计算机能否正常运行的基础，如果配置不够高，那么不仅会影响计算机系统的稳定性，还会影响计算机的性能。
因此，在选择计算机系统的时候，我们需要根据自己的需求来选择相应的配置。
3.硬盘硬盘是计算机系统的存储媒介，对于计算机系统的性能和速度有着重要的影响。
硬盘速度的快慢、读写能力的大小和磁盘容量的大小等都会对计算机系统的性能产生影响。
因此，我们需要选择高速度、大容量的硬盘来满足我们的需求。
二、软件环境要求1.操作系统计算机系统的操作系统是计算机软件环境中最基本的组成部分，它直接影响计算机系统的稳定性和性能。
不同的操作系统对计算机系统的硬件和软件要求是不一样的，因此，在选择操作系统的时候，我们需要根据自己的需求选择最适合自己的系统。
2.常用软件除了操作系统外，计算机系统中还有很多常用的软件，例如浏览器、办公软件、多媒体软件等。
不同的软件有着不同的性能和要求，因此，在选择软件的时候，我们需要根据自己的需求选择相应的软件，从而将计算机的性能发挥到极致。
三、网络环境要求1.网络带宽在当前时代，互联网已经成为人们日常工作和生活当中的必备组成部分。
而对于计算机系统而言，网络带宽也是非常重要的。
带宽越大，计算机在使用网络时的速度就越快，例如，当你在观看视频或者进行下载时，网络带宽就显得非常重要。
2.网络安全网络安全是指计算机系统和网络系统面临的所有威胁和风险，例如病毒、黑客和网络钓鱼等。
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现有基于x86处理器的操作系统，多数UNIX、 Linux以及Windows系列大都只用了R0和R3两个特 权级别
4.程序状态字PSW
(Program Status Word )
在PSW中专门设置一位，根据运行程序使用指令 的权限而设置CPU状态 • CPU 的工作状态码 —— 指明管态还是目态，用来 说明当前在 CPU 上执行的是操作系统还是一般用 户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其 他的特殊权力 • 条件码——反映指令执行后的结果特征 • 中断屏蔽码——指出是否允许中断
•
CPU如何知道当前运行的是操作系统还是一般应用 软件？有赖于处理器状态的标识
3.处理器的状态
根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将 处理器设置为不同状态——程序状态字PSW 多数系统将处理器工作状态划分为管态和目态
管态：操作系统管理程序运行的状态，较高的特权 级别，又称为特权态（特态）、核心态、系统态 目态：用户程序运行时的状态，较低的特权级别， 又称为普通态（普态）、用户态
I R0 I R1 I R 2 I R3
实例：x86系列处理器（2/2）
各个级别有保护性检查（地址校验、I/O限制） 特权级别之间的转换方式相似 四个级别运行不同类别的程序： • R0-运行操作系统核心代码 • R1-运行关键设备驱动程序和I/O处理例程 • R2-运行其他受保护共享代码，如语言系统运行环境 • R3-运行各种用户程序
例:微处理器Pentium的EFLAGS和描述符
CF： 进位标志位 ZF： 结果为零标志位 SF： 符号标志位 OF： 溢出标志位
标准条件位： TF：陷阱标志位 IF：中断允许（中断屏蔽）标志位 VIF：虚拟中断标志位 VIP：虚拟中断待决标志位 IOPL：IO特权级别
CPU状态的转换
目态→管态 唯一途径 → 中断（广义） 管态→目态 设置PSW(修改程序状态字)
中断的引入：为了开发CPU和通道(或设备)之间的并行 操作，当CPU启动通道(或设备)进行输入/输出后，通 道 (或设备)便可以独立工作，CPU转去处理与此次输 入/输出不相关的事情。当通道(或设备)完成输入/输 出后，通过向CPU发中断告诉CPU此次输入/输出结束， 使CPU继续处理输入/输出以后的事情 异常的引入：用于表示CPU执行指令时本身出现算术溢 出、零做除数、取数时的奇偶错，访存指令越界或就 是执行了一条所谓“异常指令”（用于实现系统调用） 等情况，这时中断当前的执行流程，转到相应的错误 处理程序或异常处理程序
一条特殊的指令：访管指令 供用户调用操作系统的功能（服务） INT，TRAP，SYSCALL
二、中断技术
中断对于操作系统的重要性 就像机器中的驱动齿轮一样 →→可以认为操作系统 是由“中断驱动”或者 “（中断）事件驱 动”
• 及时处理设备的中断请求 • 它使得OS可以捕获用户程序发出的系统功能调用 • 防止用户程序中破坏性的活动 等等
具体处理器将CPU状态划分为两种、三种或四种
实例：x86系列处理器（1/2）
• 386、486、Pentium系列都支持4个处理器 特权级别（特权环：R0、R1、R2和R3） • 从R0到R3特权能力依次降低 • R0相当于双状态系统的管态 • R3相当于目态 • R1和R2则介于两者之间，它们能够运行的 指令集合具有包含关系：
例:微处理器M68000的程序状态字
1 5 T 1 4 1 3 S 1 2 1 1 1 0 I2 9 I1 8 I0 7 6 5 4 X 3 N 2 Z 1 V 0 C
条件位： C： 进位标志位 Z： 结果为零标志位
V： 溢出标志位 N： 结果为负标志位
I0 – I2：三位中断屏蔽位 S：CPU状态标志位，为1处于管态，为0处于目态 T：陷阱（Trap）中断指示位为1， 在下一条指令执行后引起自陷中断
一、中央处理器（CPU）
专门设计了一系列基本机制：
- 具有特权级别的处理器状态，能在不 同特权级运行的各种特权指令 - 硬件机制使得OS可以和普通程序隔离 实现保护和控制
1.CPU的构成与基本工作方式
处理器由运算器、控制器、一系列的寄存器以 及高速缓存构成 两类寄存器： • 用户可见寄存器，高级语言编译器通过算法分 配并使用之，以减少程序访问内存次数 • 控制和状态寄存器，用于控制处理器的操作 由OS的特权代码使用, 以控制其他程序的执行
停止
中断向量表
中断向量：一个存放中断处理程序入口地址和程
序运行所需处理机状态字的内存单元
执行流程按中断号、异常类型的不同通过中断向 量表转移
有的机器中： 将内存最低位128个字保留作为中断向量表，每个中 断向量占两个字
中断响应示意图
6.中断处理（1/3）
简单的中断处理 - 典型的处理过程： （1）设备给处理器发一个中断信号 （2）处理器处理完当前指令后响应中断，延迟非常短（要求 处理器没有关闭中断） （3）处理器处理完当前指令后检测到中断，判断出中断来源 并向发送中断的设备发送了确认中断信号，确认信号使得 该设备将中断信号恢复到一般状态 （4）处理器开始为软件处理中断做准备： 保存中断点的程序执行上下文环境，这通常包括程 序状态 字PSW，程序计数器PC中的下一条指令位置，一些寄存器的 值，它们通常保存在系统控制栈中 处理器状态被切换到管态
1.中断的概念
• CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应 • CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转 去执行相应事件的处理程序，处理完成后返回 断点，继续执行被打断的程序 特点： 1) 中断是随机发生的 2) 中断是可恢复的 3) 中断是自动处理的
事件： 异步/同步事件
中断的概念（2/3）——中断与异常
中断的概念（3/3）
I/O中断 中断(外中断) 广义中断 异常(内中断) 例外
时钟中断 硬件故障
系统调用 缺页异常 断点指令 其他程序性异常 (如算术溢出等)
中断(狭义)与异常的区别: 中断: 与正执行指令无关，可以屏蔽 异常: 与正执行指令有关，不可屏蔽
2.中断系统
中断系统是现代计算机系统的核心机制之一 硬件和软件相互配合、相互渗透而使得计算机系 统得以充分发挥能力 中断系统的两大组成部分： 硬件中断装置 + 软件中断处理程序 • 硬件中断装置-机制部分 捕获中断源发出的中断请求，以一定方式响应中 断源，将处理器控制权交给特定的中断处理程序 • 软件中断处理程序-策略部分 识别中断类型并完成相应的操作
例：微机中的中断
1.可屏蔽中断（IO中断） 2.不可屏蔽中断（机器内部故障、掉电中断） 3.程序错误中断（溢出、除法错等中断） 4.软件中断（Trap指令或中断指令INT）
例：IBM370中的中断
1. 机器故障中断：如电源故障，机器电路检验错等 2. 输入输出中断：输入输出设备和通道数据传输状态） 3. 外部中断：时钟中断，操作员控制台中断，多机系统中 其他机器的通信要求中断，各种外设或传感器发来的实 时中断等 4. 程序中断：程序中的问题引起的中断，如错误地使用指 令或数据、溢出等问题，存储保护等 5. 访管中断：访管指令或陷阱指令（Trap指令）中的操作 数规定了要求服务的类型。每当CPU执行访管指令或陷阱 指令时，即引起中断并调用操作系统相应的功能模块为 其服务
中断系统中的相关概念
• 中断源：引起中断发生的事件 • 中断寄存器：记录中断 • 中断字：中断寄存器的内容 系统堆栈: 在内存开辟的一块区域，用于临时保存现场
3.中断类型（1/2）
• 输入/输出(I/O)中断：由I/O控制器产生 • 程序性中断：某些条件下由指令执行的结果产生 (如算术溢出,除零，缺页中断, 地址越界，试图 执行一条非法指令) William Stallings • 时钟中断：由CPU内部的计时器产生 • 硬件故障中断：如掉电或内存奇偶错等
控制和状态寄存器
• 用于控制处理器的操作 • 大部分对于用户是不可见的 • 一部分可以在某种特权模式（由OS使用）下访问 常见的控制和状态寄存器: • 程序计数器（PC：Program Counter），记录将要取出的指 令的地址 • 指令寄存器（ IR ： Instruction Register ），包含最近取 出的指令 • 程序状态字（ PSW ： Program Status Word ），记录处理器 的运行模式信息等等
中断处理（2/3）
（5）处理器根据中断源查询中断向量表，获得与该中断相联 系的处理程序入口地址，并将PC置成该地址，处理器开始 一个新的指令周期，控制转移到中断处理程序 （6）中断处理程序开始工作，包括检查I/O相关的状态信息， 操纵I/O设备或者在设备和主存之间传送数据等等 （7）中断处理结束时，处理器检测到中断返回指令，被中断 程序的上下文环境从系统堆栈中恢复 处理器状态恢复成原来的状态 （8）PSW和PC恢复成中断前的值，处理器开始一个新的指令 周期，中断处理结束
4.中断优先级和中断屏蔽（1/2）
中断优先级设计原则： 一般来说，高速设备的中断优先级高，低速 设备的中断优先级低 因为高速设备的中断被处理机优先响应时， 可以让处理机尽快地向它发出下一个I/O请求，提 高高速设备的利用率 如PDP-11机上的UNIX系统把中断级别分为： 时钟中断——中断优先级＝6级 磁盘中断——中断优先级＝5级 终端等其他外设中断——中断优先级＝4级
第二讲 操作系统的硬件环境
讨论操作系统对运行硬件环境的要求 讨论操作系统设计者考虑的硬件问题
• • • • • • 中央处理器（CPU） 中断机制 存储系统 I/O系统 时钟 缓冲
概述
任何系统软件都是硬件功能的延伸 操作系统直接依赖于硬件条件 OS的硬件环境以较分散的形式同各种管理 相结合 实现操作系统时 必须理解 计算机基本结构 操作系统管理的重要资源
2.特权指令和非特权指令
特权指令：只能由操作系统使用的指令 • 使用多道程序设计ห้องสมุดไป่ตู้术的计算机指令系统必须要区 分为特权指令和非特权指令 • 特权指令一般引起处理器状态的切换