计算机系统基础知识--计算机软件

# 1. 计算机系统概述

## 1.1 计算机系统组成

计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备、存储设备等；而软件则包括系统软件和应用软件。计算机系统的核心是CPU和内存，它们通过总线相连，实现对计算机软硬件的控制和数据交换。

## 1.2 计算机系统层次结构

计算机系统层次结构包括硬件层、操作系统层和应用程序层。硬件层负责提供计算机的物理基础，操作系统层为上层应用程序提供便利的服务，应用程序层则包括各种各样的软件，为用户提供各种功能和服务。这种层次结构使得计算机系统更易于理解和维护，也更有利于软件开发和应用。

# 2. 操作系统基础知识

### 2.1 操作系统的定义及作用

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，它负责管理计算机的各种资源，提供用户与计算机硬件之间的接口，以便用户能够方便、有效地使用计算机。操作系统的作用主要包括进程管理、文件管理、存储管理、设备管理和用户接口等。

# 示例场景代码（Python）

# 进程管理示例
import os
import time

def child_process():
    print("Child process ID: {}".format(os.getpid()))
    time.sleep(5)
    print("Child process terminating")

def parent_process():
    print("Parent process ID: {}".format(os.getpid()))
    new_process = os.fork()
    if new_process == 0:
        child_process()
    else:
        print("Parent process continuing to execute")

parent_process()

【代码注释】：上述代码演示了操作系统的进程管理功能，通过fork()系统调用创建子进程，父进程和子进程分别执行不同的操作。

【代码总结】：操作系统的进程管理功能允许操作系统通过创建、暂停、终止等操作来管理计算机中的各个进程。

### 2.2 操作系统的分类

操作系统根据其应用领域和功能特点可以分为多种类型，包括批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统等。不同类型的操作系统具有各自特定的应用场景和功能特点。

// 示例场景代码（Java）

// 实时操作系统示例
public class RealTimeSystem {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // 执行实时任务
        // ...
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Real-time task completed in " + (endTime - startTime) + " milliseconds");
    }
}

【代码注释】：上述Java代码演示了实时操作系统中执行实时任务的示例，通过记录任务开始和结束时间来计算任务执行时间。

【代码总结】：实时操作系统能够保证任务在一定时间范围内完成，适用于对任务执行时限要求严格的应用场景。

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