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# System prepended metadata

title: 桌面系統：個人電腦

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# 桌面系統：個人電腦
* 個人計算機 (PC) - 專供單個用戶使用的計算機系統
* 用戶便利性和響應能力 - GUI
* I/O 設備——鍵盤、鼠標、屏幕、打印機
* 多種不同類型的操作系統 
    * Windows、MacOS、Unix、Linux
* 缺乏對用戶的文件和操作系統保護
    * 蠕蟲、病毒

## 並行系統(Parallel System)
* 又名多處理器(multiprocessor)或緊耦合系統(coupled system)
* 多個CPU/核心緊密通訊
>通常通過共享內存進行通信
* 目的
    * 提高系統的吞吐量
    * 實現經濟性
    * 提供可靠性

* 提高系統的吞吐量（Throughput）
    * 吞吐量即單位時間內完成的任務數量或處理的數據量。
    * 通過同時執行多個任務和共享資源，並行系統能夠同時處理多個任務，從而提高系統的整體吞吐量。
* 經濟性（Economy）：
    * 通過共享資源和提高系統效能，並行系統能夠更有效地利用硬件資源，從而節省成本和能源。
    * 相對於使用多個獨立的計算機來處理任務，並行系統可以提供更高的性能和效益，同時降低硬件和維護成本
* 可靠性（Reliability）：
    * 通過使用多個處理器和冗餘資源，並行系統可以提供更高的可靠性。
    * 當一個處理器或資源發生故障時，其他處理器可以接管任務並繼續運行，從而保持系統的持續可用性。
![](https://hackmd.io/_uploads/SJJVNqCP2.png)

## 對稱多處理器系統(Symmetric multiprocessing) (SMP)
* 每個處理器運行相同的操作系統
    * 最流行的多處理器架構
    * 需要廣泛同步以保護數據完整性
* 非對稱多處理器系統
    * 每個處理器都被分配了一個特定的任務
    * 一個主 CPU & 多個從 CPU
    * 在超大型系統中更常見
![](https://hackmd.io/_uploads/Bk9CFqAP2.png)

刀片服務器(blade servers)：
每個刀片處理器板獨立啟動並運行自己的操作系統

多核處理器(Multi-Core processor)
* 同一個裸片（芯片）上有多個內核的 CPU
* 片內通信比片間通信更快
* 一顆多核芯片比多顆單核芯片耗電少得多

眾核處理器(Many-Core Processor)
* Nvidia 通用 GPU(Nvidia General-Purpose GPU)
    * 2008 年 4 月首次發布
    * 使用圖形處理單元 (GPU)
    * 單指令多數據
    * 2,880 線程處理器，1.43TGlops（比單個 Intel Core i7 快 200 倍）
    * 245 瓦，時鐘頻率。 600~750兆赫
    * 3000 美元
* 英特爾至強融核(Intel Xeon Phi)
    * 2012 年 11 月首次發布
    * 基於 Intel 多核集成 (MIC) TRIPA 的協處理器計算機架構
    * 61 核，1.2TFlops，300WATTS
* TILE64
    * 由 64 個“瓦片”組成的網狀網絡
    * 每個瓦片都有一個通用處理器

## 計算機系統(Computer System)
四個組成部分：硬體(Hardware)、作業系統(OS)、應用程序(Application)、用戶(User)
![](https://hackmd.io/_uploads/HyNAK7W_3.png)

* 用戶(User) - 人、機器、其他計算機
* 應用程序(Application) - 定義系統資源用於解決計算問題的方式

* 作業系統(OS) — 控制和協調(controls/coordinates) 硬體/資源的使用
* 硬體(Hardware) — 提供基本的計算資源（CPU、內存、I/O設備）

作業系統(OS)是“永久”軟體，為用戶應用程序控制/提取(controls/abstracts)硬體資源
![](https://hackmd.io/_uploads/BJ702QWuh.png)

## 多任務作業系統(Multi-tasking Operating Systems)

* 管理資源和流程以支持不同的用戶應用程序
* 為用戶應用程序提供應用程序編程接口 (Applications Programming Interface) (API)
 
![](https://hackmd.io/_uploads/HJD30Xbdh.png)

## 通用作業系統(General-Purpose Operating Systems)
![](https://hackmd.io/_uploads/B11RJjrun.png)

## 作業系統(OS)的定義
* 資源分配器(Resource allocator) - 管理和分配資源以確保效率和公平
* 控製程序(Control program) — 控制用戶程序的執行和I/O設備的操作，防止計算機出錯和不當使用
* 核心(Kernel) — 始終運行的一個程序（其他都是系統/應用程序）

* **沒有普遍接受的定義**

## 作業系統的目標
* 方便

    * 使計算機系統易於使用和計算
    * 尤其適用於小型 PC
* 效率
    * 有效地使用計算機硬件
    * 特別適用於大型、共享、多用戶系統
* 兩個目標有時是矛盾的
* 過去，效率更重要

## 作業系統的重要性
* 系統 API 是用戶應用程序和硬件之間的唯一接口
    * API 是為通用目的而設計的，而不是性能驅動的
    
* 作業系統代碼不允許任何錯誤
    * 任何 interrupt（例如無效訪問）都會導致重啟
* 作業系統技術的擁有者控制著軟體和硬體行業
* 作業系統和計算機體系結構相互影響

## 現代操作系統
* x86平台
    * Linux（CentOS、Redhat、openSUSE、Ubuntu 等）
    * Windows（Windows10、XP、2000等）
    
* PowerPC 平台 - Mac 操作系統
* 智能手機移動操作系統
    * Android、iOS、Windows 10 移動版、Ubuntu Touch
* 嵌入式操作系統
    * 嵌入式Linux(Andriod、WebOS)、Windows CE
    * 樹莓派(Raspberry Pi)、Xbox等


