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操作系统
操作系统具有管理系统的资源和为上层应用提供服务的功能。
1. 操作系统的特征(并发,共享,虚拟,异步)
并发与并行的区别
并发与共享互为存在条件
共享有互斥共享,同时共享。
2. 操作系统的发展历史
手工操作阶段(纸带打孔)
单道批处理阶段(脱机输入/输出技术)
多道批处理阶段(操作系统正式诞生。每次往内存中读入多道程序)没有人机交互功能
分时操作系统(以时间片为单位轮流为各个用户服务,有交互功能)不能优先处理一些紧
急任务
实时操作系统分为硬实时操作系统和软实时操作系统,优点是及时性和可靠性
3. 操作系统的运行机制
内核程序和应用程序
内核态(管态)和用户态(目态)
PSW(程序状态字寄存器,1 表示内核态,0 表示用户态)
用户态向内核态是由异常和中断引起。
内核态到用户态是执行了一条特权指令,修改了 PSW 的标志位,是操作系统主动让出了
CPU 使用权
4. 中断和异常
中断分为内中断(异常)和外中断
5. 系统调用
系统调用是操作系统提供给程序员/编程人员使用的接口,可以理解为一种可供应用程序调
用的特殊函数。应用程序可以通过系统调用来请求获得操作系统内核的服务。
库函数是比系统调用更高的。
陷入指令(访管指令)是在用户态执行的,执行陷入指令后引发内中断,使 cpu 进入核心
态
发出系统调用是在用户态,而对系统调用的相应处理是在核心态进行的。
6. 操作系统的体系结构
大内核,微内核。
7.
进程的概念:进程是动态的,是程序的一次执行过程。
程序是静态的,是存放在磁盘里的可执行文件,是一系列指令的集合。
PID(进程 ID)
PCB(进程控制块)是进程存在的唯一标志,当进程被创建时,操作系统为其创建 PCB,
当进程结束时,会回收其 PCB
一个进程实体是由 PCB,程序段,数据段组成。进程是动态的,进程实体是静态的
进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程的特征:动态性,并发性,独立性,异步性,结构性(从结构上看,进程由 PCB,程
序段,数据段构成)。
8.
进程 PCB 中,会有一个变量 state 表示进程当前的状态。如,1 表示创建态,,,,
9.
进程控制就是要实现进程状态转换
原语可以实现进程控制
原语用关/开中断开实现
原语更新 PCB 中的信息,将 PCB 插入合适的队列,分配/回收资源
10.
线程是程序执行流的最小单位
11.
调度:当有一堆任务需要处理,但由于资源有限,这些事情没法同时处理,需要确定某种
规则来决定处理这些任务的顺序。
作业:某种具体的任务
高级调度(作业调度):按一定的原则从外存的作业后备队列中挑选一个作业调入内存,
并创建进程。每个作业只调入一次,调出一次。作业调入时会建立 PCB,调出时撤销
PCB。
低级调度(进程调度/处理机调度):按照某种策略从就绪队列中选取一个进程,将处理机
分配给他。进程调度是操作系统最基本的一种调度。
中级调度(内存调度):按照某种策略决定将那个处于挂起状态的进程重新调入内存。
12.
临界资源:一个时间段内只允许一个进程使用的资源,各进程需要互斥地访问临界资源
临界区:访问临界资源的那段代码。
进程调度的方式:
非抢占式(非剥夺调度方式)只允许进程主动放弃处理机。
抢占式(剥夺调度方式)当一个进程正在处理机上执行时,如果有一个更重要或更紧迫的
进程需要使用处理机,则暂停正在执行的进程,将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。
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