作業系統學習（1）

作業系統是什嗎？作業系統是管理電腦硬體的程式，同時為應用程式提供基礎，是硬體與使用者之間的中介。

電腦系統可分為4個部分：電腦硬體，作業系統，系統程式，和應用程式。

電腦由計算機，控制器，儲存空間，輸入裝置和輸出裝置組成。

電腦含有很多資源，如CPU，記憶體，檔案儲存體空間，I/O裝置等，作業系統就是一個資源分派器，能夠根據各種演算法對資源進行調度，從而使得電腦的資源使用率較高。

簡單的說，作業系統就是一個協助我們有效管理電腦資源的大管家。

一講到電腦，一講到作業系統，我們一般都會想到記憶體，記憶體是什麼呢？記憶體是所有電腦程式啟動並執行地方，用來儲存程式或者運算的中間結果等。記憶體又稱為主存，是CPU能夠直接定址的儲存空間，其特點是存取速度快，但屬於易失性存放裝置，斷電後將會失去所有內容。

一般在電腦上光有記憶體是不行的，一個完整的電腦儲存系統還可能包含其他存放裝置。我們根據存放裝置的存取速度以及價格可以將各種存放裝置排一下順序，如下所示：

寄存器，快取，主存，電子磁碟，磁碟，光碟片，磁帶

電腦的I/O裝置包含輸入輸出裝置，內部檔案儲存體系統等。

DMA，全稱direact memory access，指的是直接記憶體存取。在電腦系統中，幾乎所有的I/O操作都要CPU的參與，當I/O操作時通過中斷來進行驅動時，那麼對於大量資料的I/O操作必然會引起CPU的超載問題。DMA就是為瞭解決這個問題而出現的。

在I/O操作前，CPU初始化這個傳輸過程，並將控制權交給DMA控制器，而後DMA控制器在沒有CPU的指導下完成對於資料的I/O操作，在完成操作後DMA控制器將匯流排控制權交給CPU。整個DMA操作可以分為4個步驟：

（1）   DMA請求

CPU對DMA控制器初始化，I/O裝置提出DMA請求；

（2）   DMA響應

DMA控制器收到DMA請求後判斷優先順序及屏蔽，並申請匯流排控制權，當CPU結束當前操作釋放匯流排控制權後，DMA控制器獲得匯流排控制權，並通知I/O裝置開始傳輸資料；

（3）   DMA傳輸

在DMA控制器的控制下完成資料的傳輸動作，不需要CPU的參與；

（4）   DMA結束

在資料轉送完以後，DMA釋放匯流排控制權，將控制權還給CPU，並向I/O介面發出結束訊號，I/O裝置受到結束訊號後向CPU提出插斷要求。

（如有錯誤，還請指正，謝謝！）