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Chapter 3　作業系統 3.1　作業系統的歷史 3.2　作業系統的架構 3.3　協調機器的各種活動 3.4　處理各工作單元間的競爭 3.5　安全問題 3.1　作業系統的歷史 ★圖 3.1　批次處理 ★圖 3.2　交談式處理 3.2　作業系統的架構 ★圖 3.3　軟體的分類 ★圖 3.4　外殼作為使用者與作業系統之間的介面 ★圖 3.5　啟動程序 3.3　協調機器的各種活動 圖 3.6　在工作單元 A 與工作單元 B 之間的分時狀態 3.4處理各工作單元間的競爭 ★圖 3.7　由於競爭不可共享鐵路區段而形成的死結 下面三個條件都成立，死結才可能發生： 工作單元對不可共享資源的競爭。 工作單元對需求的所有資源逐步提出；也就是說，工作單元在得到部份資源後，還會再返回要求更多資源。 一旦工作單元獲得資源，除非自動放棄，該資源不可以被其它工作單元強行取走。 解除前兩種狀況的技術稱為避免死結的方法(deadlock avoidance schemes) 解決第一種狀況(以印表機為例)：printing based on spooling 解決第二種狀況：request resources at one time 3.5　安全問題 * * * * * * 作業系統（operating system）是控制一部電腦整體運作的一套軟體。 批次處理（batch processing）：它是先把工作 及資料收集成一批，然後執行它們。在批次處理系統中，存在大量儲存設備中的工作，在一個工作佇列（job queue）中等待被執行（圖 3.1）。 交談式處理（interactive processing）允許在程式執行時，經由遠方的終端機與使用者對話m 即時處理（real-time processing)提供電腦即時的服務方式。 分時處理（time-sharing processing）是把時間分割成短暫區間或者時間片斷，然後限制在此時間片斷內，只執行一個工作。而此時間片斷執行結束後，則把目前工作擺在一邊，而在下一時間片斷執行另一個工作。以迅速交互的方式切換工作，讓使用者產生好像 CPU 同時在做許多工作的錯覺。分時同樣被使用在單使用者與多使用者系統。前者經常稱為多工（multitasking）。 軟體的概觀 軟體區分為兩大部份：應用軟體（application software）與系統軟體（system software）（圖 3.3）。 系統軟體分為兩部份，一是作業系統本身，另一是統稱為公用軟體（utility software）。 作業系統的組件 作業系統必須能夠和這些使用者溝通。作業系統中處理這種溝通工作的部份通常被稱為外殼（shell）。 外殼只是使用者與作業系統實際中心部份之間的介面（圖 3.4）。 現代的外殼是藉由圖形使用者介面（graphical user interface, GUI）實現。GUI 常被稱為 WIMP（Windows、Icons、Menus 及 Pointers）。 圖形使用者介面（GUI）的外殼中，一個重要的元件就是視窗管理程式（window manager）。主要的工作是螢幕上視窗（window）的配置，並且記錄每個開啟視窗所執行的應用程式。 作業系統內部的部份常稱為它的核心（kernel），包含執行一些最基本功能的軟體元件。 檔案管理者（file manager）， 裝置驅動程式（device driver） 記憶體管理者（memory manager） 排班程式（scheduler）與時段分配程式 檔案管理者（file manager），它的工作是協調機器的大量儲存設備(如硬碟)的使用。 大多數檔案管理者允許檔案能成群存放在一個目錄（directory）。由於容許目錄包含其他子目錄（subdirectory），因此可以建構一個階層式的目錄架構。一連串的目錄稱為該目錄的目錄路徑（directory path）。例如，animals/prehistoric/dinasours 表示一個路徑。 裝置驅動程式（device driver）能與控制器（有時直接與周邊設備）相互溝通，來完成連接在機器上的周邊設備的運作。 記憶體管理者（memory manager）主要負責協調機器中主記憶體在機器的使用。 排班程式（scheduler）與時段分配程式（dispatcher）。 排班程式決定那些工作可以被執行。 時段分配程式監看已經排班的工作單元。 作業系統的啟動 經由每次電腦電源開關打開時執行的一個稱為啟動程序來達成的。這個程序將作業系統從大量儲存設備傳送到主記憶體。執行啟動程式因而啟動作業系統的整個過程，稱為電腦的啟動（booting）。 PROCESS 用以執行一個程式的工作單元稱為 proces