操作系统-输入输出系统

简述计算机控制系统基本组成计算机控制系统是指对计算机硬件和软件进行有效管理、协调和控制的系统，以实现计算机正常运行和完成特定任务。

计算机控制系统的基本组成包括以下几个方面：1. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU）：-功能：CPU是计算机的大脑，负责执行指令、进行算术和逻辑运算。

-组成：包括控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）。

2. 存储器（Memory）：-功能：存储器用于存放程序和数据，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）。

-作用：主存储器用于存放当前运行的程序和数据，辅助存储器用于永久性存储数据和程序。

3. 输入设备（Input Devices）：-功能：输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标、触摸屏等。

-作用：通过输入设备，用户可以与计算机进行交互，向计算机提供操作指令和数据。

4. 输出设备（Output Devices）：-功能：输出设备用于将计算机处理的结果显示给用户，例如显示器、打印机、音响等。

-作用：通过输出设备，计算机可以向用户呈现运算结果、图形、声音等信息。

5. 系统总线（System Bus）：-功能：系统总线是连接计算机内部各个组件的数据通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。

-作用：系统总线负责在各个硬件组件之间传递数据、地址和控制信号。

6. 输入/输出控制器（I/O Controller）：-功能：输入/输出控制器负责管理输入和输出设备的数据传输。

-作用：控制器将数据从输入设备传输到主存储器，或者将主存储器中的数据传输到输出设备。

7. 系统时钟（System Clock）：-功能：系统时钟用于同步计算机中的各个部件的工作。

-作用：时钟信号驱动CPU执行指令，确保各个部件协调一致地工作。

8. 操作系统（Operating System）：-功能：操作系统是计算机控制系统的核心，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供用户界面和执行应用程序的环境。

计算机系统的层次结构和功能模块在计算机科学领域，计算机系统是由不同层次和功能模块构成的复杂系统。

这些层次和功能模块相互协作，实现了计算机的各项功能和任务。

本文将详细探讨计算机系统的层次结构和各个功能模块。

一、计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构一般可以分为硬件层次和软件层次两个大的方面。

硬件层次包括物理层、逻辑层和微程序层；软件层次包括操作系统、系统软件和应用软件。

1. 物理层物理层是计算机系统的最底层，包括处理器、存储器、输入输出设备等硬件组成部分。

处理器是计算机的核心部件，负责执行各种指令和进行数据处理。

存储器用于存储数据和指令。

输入输出设备则用于与外部环境进行数据交互。

2. 逻辑层逻辑层主要负责解决数据传输和控制信号的问题，确保数据的正确传输和处理。

逻辑层包括总线、控制器和接口等组成部分。

总线是连接各个硬件设备的通信线路，用于传输数据和控制信号。

控制器则负责管理和控制各个硬件设备的工作。

接口用于连接外部设备和计算机系统。

3. 微程序层微程序层是计算机系统的底层软件，主要负责解释和执行计算机指令。

微程序层的设计和实现可以提高计算机系统的性能和灵活性。

4. 操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机系统的各项资源，提供用户与计算机之间的接口。

操作系统包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等模块，保证计算机系统的稳定运行和资源的有效利用。

5. 系统软件系统软件是在操作系统之上的软件层次，为用户提供各种工具和服务。

系统软件包括编译器、调试器、数据库管理系统等。

6. 应用软件应用软件是计算机系统中最顶层的软件，用于满足用户的各种需求。

应用软件包括办公软件、图像处理软件、娱乐软件等。

二、计算机系统的功能模块除了按照层次结构划分，计算机系统还可以按照功能模块进行划分。

计算机系统的功能模块包括：输入模块、输出模块、存储模块、运算控制模块、逻辑控制模块和时序控制模块。

1. 输入模块输入模块是用于将外部数据和指令输入到计算机系统中的模块。

os的主要功能操作系统（Operating System），简称OS，是管理计算机硬件和软件资源的系统软件。

它是计算机系统中的核心组件，具有以下主要功能。

1. 资源管理：操作系统可以管理计算机系统的各种硬件资源，如中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入输出设备等。

通过调度算法，操作系统可以合理分配和利用这些资源，以提高计算机系统的效率和性能。

2. 进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程。

进程是计算机程序在执行过程中分配的一组资源的实例。

操作系统可以通过进程管理功能来控制进程的执行顺序、分配资源、进行进程通信和同步，保证多个进程能够共享系统资源并协同工作。

3. 内存管理：操作系统负责管理计算机系统的内存资源。

它通过内存管理功能来分配、回收和保护内存，以满足程序的内存需求。

在多道程序设计环境下，操作系统通过虚拟内存技术将物理内存和磁盘空间结合起来，提供更大的内存空间和更高的程序执行效率。

4. 文件系统：操作系统提供了一个组织和管理文件的机制，称为文件系统。

文件系统可以将文件存储在硬盘或其他存储介质上，并提供对文件的读、写、修改、删除等操作。

操作系统还负责文件的命名、保护和共享，以方便用户对文件的管理和使用。

5. 设备管理：操作系统负责管理计算机系统的各种输入输出设备。

它通过设备管理功能来控制设备的访问和操作，以满足用户和应用程序的需求。

操作系统可以建立和维护设备驱动程序，管理设备队列，提供设备的共享和保护，以实现对设备资源的有效利用。

6. 用户接口：操作系统提供了与用户交互的界面，称为用户接口。

它可以分为命令行接口（CLI）和图形用户界面（GUI）两种形式。

通过用户接口，用户可以向操作系统发送命令或执行任务，并获取操作系统的反馈和结果。

7. 安全性和保护：操作系统通过安全性和保护功能来保护计算机系统和用户的资源不受非法访问和破坏。

它可以通过用户认证、访问控制、数据加密等手段来确保系统的安全。

操作系统还可以检测和响应各种安全威胁，并采取相应的措施来保护系统的完整性和可用性。

计算机的基本功能和特征一、引言计算机作为现代社会必不可少的工具，具备着多种基本功能和特征。

本文将从计算、存储、输入输出以及网络连通性等方面，详细介绍计算机的基本功能和特征。

二、计算功能计算是计算机最基本的功能之一。

计算机能够高速、精确地进行数学运算，包括加减乘除、开方、指数和三角函数等。

通过算法和逻辑电路，计算机能够实现复杂的计算任务，并能够处理大量的数据。

三、存储功能除了计算，计算机还具备存储数据的功能。

计算机通过内存和硬盘等媒介，可以保存和读取各种类型的数据，包括文字、图像、音频和视频等。

存储功能使得计算机能够长期保存数据，并能够随时进行检索和修改。

四、输入输出功能计算机通过输入输出设备与用户进行信息交流。

常见的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏，用户可以通过这些设备将指令和数据输入到计算机中。

而输出设备如显示器、打印机和扬声器等，则将计算机处理后的结果以可视化和听觉化的方式反馈给用户。

五、网络连通性计算机的另一个重要特征是网络连通性。

现代计算机通常都能通过网络与其他计算机进行通信和交流。

通过互联网，人们可以实现远程办公、在线娱乐和信息共享等功能。

网络连通性拓展了计算机的应用范围，增强了信息传递的速度和效率。

六、软件与硬件要实现计算机的基本功能，需要软件和硬件的协同配合。

软件是指通过编程语言编写的计算机指令集合，控制计算机的运行和实现各种功能。

而硬件则是指计算机的物理组件，包括处理器、内存、输入输出设备和硬盘等。

七、操作系统操作系统是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理和协调计算机硬件和软件资源，为用户提供友好的操作界面。

常见的操作系统有Windows、Mac OS和Linux等。

操作系统的功能包括文件管理、进程调度和设备驱动等，为计算机的正常运行提供了保障。

八、安全性和可靠性计算机的安全性和可靠性是计算机的重要特征之一。

计算机系统需要具备防火墙、杀毒软件和访问控制等安全机制，以保护用户的隐私和数据安全。

操作系统笔记(总17页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March操作系统的定义：操作系统(Operating System, OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充操作系统的目标和作用在计算机系统上配置操作系统主要目标与计算机系统的规模和应用环境有关。

操作系统的目标方便性硬件只能识别机器代码（0、1）OS提供命令，方便用户使用计算机有效性使CPU、I/O保持忙碌，充分利用使内存、外存数据存放有序，节省空间合理组织工作流程，改善资源利用率，提高吞吐量可扩充性计算机技术的发展：硬件/体系结构/网络/InternetOS应采用层次化结构，便于扩充和修改功能层次和模块开放性支持网络环境，兼容遵循OSI标准开发的硬件和软件操作系统的作用1. 用户与计算机硬件系统之间的接口命令方式用户通过键盘输入联机命令(语言)系统调用方式用户程序通过系统调用，操纵计算机图形、窗口方式用户通过窗口、图标等图形界面操纵计算机2.计算机系统资源管理者4大类资源：处理机；存储器；I/O设备；信息（文件：程序、数据）3.对计算机资源的抽象(扩充机器)裸机：只有硬件的计算机，难以使用虚机器：在裸机增加软件(OS等)，功能增强，使用方便推动操作系统发展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率早期计算机很昂贵，为提高资源利用率，产生了批处理系统2.方便用户为改善用户上机、调试程序时的条件，产生了分时系统3.器件的不断更新换代OS随之更新换代，如：8位->16位->32位4.计算机体系结构的不断发展单处理机OS->多处理机OS->网络操作系统操作系统的发展过程无操作系统时代OS尚未出现，人们如何使用计算机人工操作方式人工操作方式的缺点用户独占全机CPU等待人工操作结果：资源利用率低下脱机输入输出系统低速设备纸带机/卡片机高速设备磁带/磁盘I/O速度提高，缓解了I/O设备与CPU的速度矛盾主机：用于计算的主计算机外围机：也是计算机，处理输入输出，使之不占用主机CPU时间外围机控制输入/输出输入：低速设备->高速设备输出：高速设备->低速设备输入和输出使用独立于主机的外围机，不占用主机的CPU时间，是脱机过程，因此叫做脱机输入/输出方式单道批处理系统计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错都要重做作业，CPU的利用率甚低。

什么是操作系统操作系统有什么功能 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，下⾯就让店铺来给你科普⼀下什么是操作系统。

操作系统的简介 操作系统是⽤户和计算机的接⼝，同时也是计算机硬件和其他软件的接⼝。

操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运⾏，改善⼈机界⾯，为其它应⽤软件提供⽀持，让计算机系统所有资源最⼤限度地发挥作⽤，提供各种形式的⽤户界⾯，使⽤户有⼀个好的⼯作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接⼝等。

实际上，⽤户是不⽤接触操作系统的，操作系统管理着计算机硬件资源，同时按照应⽤程序的资源请求，分配资源，如：划分CPU时间，内存空间的开辟，调⽤打印机等。

操作系统的作⽤ 1、屏蔽硬件物理特性和操作细节，为⽤户使⽤计算机提供了便利 指令系统(成千上万条机器指令，它们的执⾏由微程序的指令解释系统实现的)。

计算机问世初期， 计算机⼯作者就是在裸机上通过⼿⼯操作⽅式进⾏⼯作。

计算机硬件体系结构越来越复杂。

2、有效管理系统资源，提⾼系统资源使⽤效率 如何有效地管理、合理地分配系统资源，提⾼系统资源的使⽤效率是操作系统必须发挥的主要作⽤。

资源利⽤率、系统吞吐量是两个重要的指标。

计算机系统要同时供多个程序共同使⽤。

操作解决资源共享问题!!如何分配、管理有限的资源是⾮常关键的问题! 操作系统定义：操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它⽤于有效地管理系统资源，并为⽤户使⽤计算机提供了便利的环境。

操作系统的主要功能 操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和⼈机交互等。

计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两⼤类。

设备资源指的是组成计算机的硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器，显⽰器，键盘输⼊设备和⿏标等。

信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如⽂件，程序库，知识库，系统软件和应⽤软件等。

第八章输入输出系统一、填空题；1.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和之间进行。

2.通道是一个特殊功能的，它有自己的专门负责数据输入输出的传输控制。

3.并行I/O接口和串行I/O接口是目前两个最具有权威性的标准接口技术。

4.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有方式、方式和方式。

5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使A 和B 并行工作。

6.DMA控制器按其A 结构，分为B 型和C 型两种。

7.通道是一个特殊功能的A ，它有自己的B 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责C 功能。

8.通道有三种类型：A 通道、B 通道、C 通道。

9.二、选择题：1.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。

A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序C.中断方式一般适用于随机出现的服务D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作2.中断向量地址是______。

A. 子程序入口地址B. 中断服务例行程序入口地址C. 中断服务例行程序入口地址的地址D. 主程序返回地址3.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过______。

A. 移位寄存器B. 数据寄存器C. 锁存器D. 指令寄存器4.下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。

A. PPU(外围处理机)方式B. 中断方式C. DMA方式D. 通道方式5.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。

A. 一个指令周期B. 一个机器周期C. 一个时钟周期D. 一个存储周期6.发生中断请求的条件是______。

A. 一条指令执行结束B. 一次I/O操作开始C. 机器内部发生故障D. 一次DMA操作开始7.中断向量地址是______。

标准输入输出标准输入输出（Standard Input/Output，简称为STDIO）是计算机程序中常用的一种输入输出方式。

在很多编程语言中，都有对标准输入输出的支持，通过这种方式可以实现程序与用户或者其他程序之间的数据交互。

本文将对标准输入输出进行详细介绍，包括其基本概念、常见应用以及相关注意事项。

首先，我们来了解一下标准输入输出的基本概念。

标准输入是指程序从键盘或者其他输入设备中接收数据的过程，而标准输出则是指程序向屏幕或者其他输出设备输出数据的过程。

在大多数操作系统中，都有对标准输入输出的支持，程序可以通过操作系统提供的接口来进行输入输出操作。

标准输入输出是程序与外部世界进行数据交互的重要方式，也是计算机程序设计中的基础知识之一。

接下来，我们将介绍标准输入输出的常见应用。

标准输入输出在很多场景下都有着重要的作用，比如在命令行程序中，用户可以通过标准输入来向程序输入数据，程序则可以通过标准输出将结果输出给用户。

在编写脚本程序时，标准输入输出也是常用的数据交互方式。

此外，标准输入输出还可以用于程序之间的数据传递，比如一个程序的标准输出可以作为另一个程序的标准输入，实现两个程序之间的数据交换。

总之，标准输入输出是计算机程序设计中不可或缺的一部分，具有广泛的应用场景。

在使用标准输入输出时，我们需要注意一些事项。

首先，要确保输入输出的数据格式和类型是符合要求的，否则可能会导致程序出错。

其次，要及时关闭输入输出流，以释放系统资源，避免资源泄露。

另外，对于大量数据的输入输出，要考虑效率和性能的问题，避免出现性能瓶颈。

此外，要处理好异常情况，比如输入输出操作失败时的处理方式。

总之，在使用标准输入输出时，要谨慎对待，确保程序的稳定性和可靠性。

综上所述，标准输入输出是计算机程序设计中非常重要的一部分，具有广泛的应用场景。

通过标准输入输出，程序可以与用户或者其他程序进行数据交互，实现各种功能和需求。

在使用标准输入输出时，我们需要注意数据格式、资源释放、性能优化以及异常处理等方面的问题，确保程序的稳定性和可靠性。

什么是操作系统操作系统有什么功能操作系统是计算机系统中的一个关键组成部分，它是一种系统软件，用于管理和控制计算机的硬件和软件资源。

操作系统有着多项重要功能，下面将逐一进行论述。

一、资源管理功能操作系统通过资源管理功能，有效地管理计算机硬件和软件资源，以实现对这些资源的合理利用和调度。

资源管理包括处理器管理、内存管理、文件管理和设备管理等方面。

1. 处理器管理：操作系统负责处理器的分配和调度，可以控制多个进程（程序的执行实例）之间的并发执行，提高系统的吞吐量和响应速度。

2. 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，负责内存的分配和回收，实现虚拟内存技术，使得用户程序可以以逻辑连续的方式运行，同时可以利用磁盘空间作为辅助存储。

3. 文件管理：操作系统通过文件管理功能，提供对文件的存储、共享和保护等操作。

它负责文件的组织、存储和检索，为用户提供了方便的文件操作接口。

4. 设备管理：操作系统管理计算机的各种输入输出设备，包括硬盘、打印机、键盘、鼠标等。

通过设备管理功能，操作系统可以提供设备的驱动程序，方便用户访问和使用设备。

二、用户接口功能操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机系统。

用户接口通常分为命令行界面和图形用户界面两种形式。

1. 命令行界面：操作系统提供了命令行界面，用户可以通过输入命令来操作计算机系统。

命令行界面通常通过字符终端或控制台提供，具有简洁、高效的特点。

2. 图形用户界面：操作系统提供了图形用户界面，用户可以通过鼠标、窗口、菜单等图形化元素进行操作。

图形用户界面通常具有直观、友好的特点，适用于大多数普通用户。

三、进程管理功能操作系统通过进程管理功能，实现对进程的创建、撤销、调度和同步等操作，确保多个进程可以并发运行，同时不会相互干扰或冲突。

进程是指正在执行的程序及其相关的资源。

1. 进程调度：操作系统根据一定的算法，确定哪些进程可以获得处理器的使用权，以提高处理器的利用率和系统的响应速度。