操作系统阅读笔记001
计算机配置了一个称为操作系统的软件层，它
的任务是(1)管理所有的硬件设备，(2)并为用户程序提供一个较为简单的到硬件的接口。计算机系统可划分为硬件(物理设备-微体系结构-机器语言)和软件(操作系统-系统程序-应用程序)两大部分。最底层的是物理设备，包括集成电路芯片、连线、电源、阴极射线管以及类似的设备。接着是微体系结构层，其中的物理设备分组构成了不同的功能单元。在这层中有CPU的专用寄存器以及包括算术逻辑单元的数据通道。在每个时钟周期，CPU从寄存器中取出一个或两个操作数，并在算术逻辑单元中进行运算。其结果存储在一个或多个寄存器中。在有些机器中，数据通道的操作由称为微程序的软件控制，在另外一些机器中，相关的操作由硬件电路直接控制。
设立数据通道的目的是执行某些指令集。相关的硬件以及对汇编语言程序员可见的指令，构成了指令集体系结构(Instruction Set Architecture,ISA)层，这一层被称为机器语言。典型的机器语言有50-300条指令，大多数指令在机器里从事数据传送、算术运算和值比较的操作。在这个层次上，可以通过向特定的设备寄存器(Device Register)写入值来控制对应的I/O设备。
为了隐藏设备操作的复杂性，使用了操作系统。操作系统包括一个专门隐藏这些硬件的软件层，并且给程序员提供一个使用更为便利的指令集。在操作系统的顶层是其他系统软件，其中有命令解释器(Shell)，编译器，编辑器以及类似的独立于应用的程序。重要的是，尽管这些程序通常由计算机厂商提供，但是它们本身并不是操作系统的组成部分。这一点很重要，也很微妙。操作系统通常是专指在核心态(Kernel Mode)或管态(Supervisor Mode)下运行的软件，它受到硬件保护以免遭到用户的修改。编辑器和编译器运行在用户态(User Mode)下。用户可以重新一个编译器，但是他无法自行编写一个时钟中断处理程序，因为这是操作系统的一部分，它通常由硬件保护，以防止用户试图对它进行修改。然而这一区分在嵌入式系统(没有核心态)和解释系统(基于Java的操作系统，它采用解释的方式而非硬件方式区分组件)中是模糊的，它只在传统模式的计算机系统中适用。(注：JNode是目前较为常见的一个Java操作系统)。最后，在系统程序的上层是应用程序。这些程序是用户买来或自行编写的，用于解决用户的问题。如文字处理，工程计算。