系统的硬件组成

总线：它携带信息字节并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块，也就是字（4或8个字节）

I/O设备：系统与外部世界的联系通道。每个I/O设备都通过一个控制器或适配器与I/O总线相连

主存：一个临时存储设备，在处理器执行程序时，用来存放程序和程序处理的数据

处理器：解释或执行存储在主存中指令的引擎。核心是一个字长的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC）。在任何时刻，PC都指向主存中某条机器语言指令

处理器的指令集结构和微体系结构：指令集结构描述的是每条机器代码指令的效果；微体系结构描述的是处理器实际上是如何实现的

运行hello程序：敲入回车-》（程序加载）将hello目标文件中的代码和数据从磁盘复制到主存-》（运行程序）处理器就开始执行hello程序的main程序中的机器语言指令，这些指令将“hello world\n”字符串中的字节从主存复制到（处理器），再从处理器复制到显示设备，最终显示在屏幕上

高速缓存至关重要

系统花费大量的时间把信息从一个地方挪到另一个地方。针对处理器与主存之间的差异，系统设计者采用更小、更快的存储设备，即高速缓存存储器，作为暂时的集结区域，用来存放处理器近期可能会需要的信息。位于处理器芯片的L1高速缓存可以达到数万字节，访问速度几乎和访问寄存器文件一样。一个容量为数十万到数百万字节的更大的L2高速缓存通过一条特殊的总线连接到处理器。进程访问L2高速缓存的时间比访问L1高速缓存的时间长5倍，但是这仍然比访问主存的时间快。L1和L2高速缓存是用一种叫做静态随机访问存储器（SRAM）的硬件技术实现的。系统可以获得一个很大的存储器，同时访问速度很快，原因是利用了高速缓存的局部性原理，即程序具有访问局部区域里的数据和代码的趋势。通过让高速缓存里存放可能经常访问的数据的方法，大部分的存储器操作都能在快速的高速缓存中完成

在处理器和一个又大又慢的设备（主存）之间插入一个更小更快的存储设备（例如高速缓存）的想法已经成为了一个普遍的观念。

存储器层次结构

               寄存器           L1高速缓存（SRAM）           L2高速缓存（SRAM）           L3高速缓存（SRAM）              主存（DRAM）           本地二级存储（本地磁盘）      远程二级存储（分布式文件系统、Web服务器）

存储器层次结构的主要思想是一层上的存储器作为低一层存储器的高速缓存。因此，寄存器文件就是L1的高速缓存，L1是L2的高速缓存，L2是L3的高速缓存，L3是主存的高速缓存，而主存又是磁盘的高速缓存。

操作系统有两个基本功能：

1）防止硬件被失控的应用程序滥用
2）向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而通常大相径庭的低级硬件设备。

虚拟存储器是一个抽象的概念，它为每个进程提供一个假象，即每个进程都在独占使用主存，每个进程看到的是一致的存储器，称为虚拟地址空间。

从一个单独的系统来看，网络可视为一个I/O设备。例如，当系统从主存将一串字节复制到网络适配器时，数据流经过网络到达另一台机器

文件是对I/O的抽象，虚拟存储器是对程序存储器（主存和磁盘）的抽象，而进程是对一个正在运行的程序的抽象，虚拟机，它提供对整个计算机的抽象（操作系统、处理器和程序）。