C1: 计算机系统的概要

章节概述：“本章将简要说明什么是 OS，以及 OS 与硬件设备的关系。”

1.1 硬件结构

计算机运行时通常重复遵循以以下步骤：

1. 发起请求

2. 读取命令，于CPU执行后保存在内存中

3. 数据写入存储器

将以上几种步骤整合成为有意义的处理，成为程序。程序大体分为以下几种：

• 应用程序（Application）：用户可以直接使用并提供帮助的程序

• 中间件（Middleware）：一类提供系统软件和应用软件之间连接、便于软件各部件之间的沟通的软件，应用软件可以借助中间件在不同的技术架构之间共享信息与资源。

• 操作系统（OS）：直接控制硬件设备，为以上两种程序提供运行环境，例如Linux、Windows

1.2 程序相互协作着运行

通常，程序在OS上以进程为单位运行（注意区分进程Process 与线程Thread的概念），一个程序由一个或多个进程构成。大部分OS可以同时运行多个进程。

1.4 程序调用设备

不存在OS时，程序开发成本高。通过OS可以统一管理设备，降低开发成本，通过设备驱动程序调用设备。

1.7 运行模式

为防止恶意访问和程序Bug，Linux将CPU分为用户模式和内核模式。只有内核模式可以直接调用硬件。

使设备驱动程序运行在内核模式下，进程运行在用户模式下。