1. 計 算 機 概 論 Chapter 10 作業系統

2. Ch010 作業系統 2 學習目標  描述作業系統的兩個主要任務  定義記憶體及程序管理  解釋邏輯位址與實體位址間的關係  基礎：第 5.2 節 范紐曼 電腦架構  ( 第 5 章講義第 10 -17 頁 )

3. Ch010 作業系統 3 10.1 軟體分類  應用軟體（ application software ）是寫來達成我 們特定的需求 — 來解決現實世界中的問題  文字處理程式、遊戲、庫存控制系統、汽車診斷程式 與飛彈導引程式等都是應用軟體  系統軟體（ system software ）在基礎層次上管理 一個電腦系統  它提供了一些工具及一個工作環境讓應用程式能夠被 建構及執行

4. Ch010 作業系統 4 作業系統  作業系統（ operating system ）管理電腦資 源，例如記憶體與輸入 / 輸出裝置，並提供 一個介面讓人可以與電腦相互溝通  作業系統可以讓應用程式與其他系統資料 相互溝通

5. Ch010 作業系統 5 圖 10.1 作業系統與電腦系統中 許多部分的互動關係

6. Ch010 作業系統 6 資源管理  多元程式（ multiprogramming ）是一種可 以讓許多的程式同時在主記憶體中爭取 CPU 的存取權以便能夠被執行的技術  記憶體管理（ memory management ）：持 續追蹤什麼程式在記憶體中，以及它們在 記憶體中的什麼位置

7. Ch010 作業系統 7 資源管理 ( 續 )  程序（ process ）可以被定義作一個在執行 中的程式  作業系統要有程序管理（ process management ） 來小心地追蹤程序的進展及記錄所有中間的狀 態  CPU 排程（ CPU scheduling ）決定在任一時 間點上那一個在記憶體中的程序可以被 CPU 執行

8. Ch010 作業系統 8 分時  分時（ timesharing ）系統是讓許多使用者 在同一時間與一台電腦交談  多元程式允許許多作業同時啟動，它提升 了程式設計者可直接與電腦系統對談的能 力，而仍然共享電腦的資源  在分時系統中，每一個使用者有他或她自 己的虛擬機器（ virtual machine ），在此機 器上所有的系統資源 （實際上） 都可以使用

9. Ch010 作業系統 9 10.2 記憶體管理  作業系統必須要有一些技術來：  追蹤一個程式是如何存在記憶體中及存放在何處  轉換邏輯程式位址成為實際記憶體位址  邏輯位址（ logical address ），有時候也稱為虛擬 或相對位址，指定一個相對於程式的通用位置， 而不是相對於真實的主記憶體  實體位址（ physical address ）則是指在主記憶體 元件中的真實位址

10. Ch010 作業系統 10 記憶體管理 ( 續 ) 圖 10.3 記憶體是一個連續的位元群體， 由指定的位址來參考它的內容

11. Ch010 作業系統 11 早期：單一連續記憶體管理  有兩個程式在記 憶體中：  作業系統  應用程式  這種方法被稱作單 一連續記憶體管理 Figure 10.4 主記憶體分 成兩個部分

12. Ch010 作業系統 12 單一連續記憶體管理 ( 續 )  邏輯位址就是一個相對於程式起始位置的 簡單整數  要產生實體位址，我們只要將邏輯位址加 上程式在實際主記憶體的起始位址即可

13. Ch010 作業系統 13 單一連續記憶體管理 ( 續 ) 圖 10.5 連繫一個邏輯位址到 實體位址

14. Ch010 作業系統 14 分割記憶體管理  在任何時間點上，記憶體都 被分成一些的分割區，有的 分割區是空的而有的則是被 分配給程式使用  基底暫存器（ base register ） ：保存目前分割區起始位址 的暫存器  範圍暫存器（ bounds register ） ： 保存目前分割 區長度的暫存器 圖 10.6 在分割記憶體管理 中的位址解析度

15. Ch010 作業系統 15 10.3 程序管理  程序的狀態 圖 10.8 程序的生命週期

16. Ch010 作業系統 16 Windows 工作管理員  Ctrl+Alt+Delete

17. Ch010 作業系統 17 程序控制區塊  作業系統必須對每一個作用中的程序管理 大量的資料  通常這些資料是被儲存在一個稱為程序控 制區塊（ process control block, PCB ）的資 料結構中  每一個狀態是以一串列的 PCB 來表示，而每一 個 PCB 是表示在該狀態的每一個程序

18. Ch010 作業系統 18 程序控制區塊 ( 續 )  要記得的是我們只有一個 CPU ，所以也只有一組 CPU 暫存器  這些暫存器包含的是與目前正在執行的程序相關的值  每一次當一個新的程序進入執行狀態時：  目前正在執行之程序的暫存器值將存入它的 PCB 中  新的執行程序之暫存器值就被載入 CPU  這種資訊交換的動作被稱為內文切換（ context switch ）

19. Ch010 作業系統 19 10.4 CPU 排程  CPU 排程是決定在備妥狀態中的哪一個程序 可以被移入執行狀態的一種動作  就是決定哪一個程序可以使用 CPU 以完成其 計算的進展

20. Ch010 作業系統 20 CPU 排程 - 先到先服務  程序是依照它到達執行狀態的先後次序來 移入 CPU 中執行  先到先服務（ FCFS ）的排程做法是非先佔 式的

21. Ch010 作業系統 21 CPU 排程 - 最短工作優先  先檢視所有在備妥狀態的程序然後分派給 最短服務時間的那一個。  它通常以非先佔式演算法來實現。

22. Ch010 作業系統 22 補充： Windows 系統管理  開始 -> 控制台  系統  使用者帳戶  新增或移除程式  網路連線