操作系统

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

操作系统

• 操作系统Core
  • From蛋黄派大师兄
  • CPU
    • 进程管理
      • 进程管理逻辑图
        • 多进程同时运行多道程序
          • 提高并发性
          • 进程监控
            • 通过【PCB(process control block)】监控进程运行状态
          • 进程调度
            • 调度算法依赖【进程运行状态】，调度准则评价调度算法
          • 多进程某些特征引发的问题
            • 多进程特征：并发性、异步性、独立性
            • 1.死锁问题
              • 问题描述
              • 解决方法一：银行家算法
              • 解决方法二：死锁定理
            • 2.竞争与合作(同步与互斥)问题
              • 问题描述
              • 解决方法：进程通信--通过信号量PV操作实现
      • 启蒙篇
        • 进程的由来
          • 单道程序-->多道程序->多进程->多线程的演变
          • 进程和线程的关系：
            • 进程是线程的容器，进程和线程同时存在
        • 进程发明后引发的问题
          • 1.如何细分进程运行状态，如何控制状态间的转化
            • 进程的运行状态存储在PCB(Process Control Block)中
          • 2.如何调度进程（通过调度算法）
            • 调度算法依赖进程的运行状态； 调度准则去判断一个调度算法的好坏。
          • 3.进程间同步互斥(合作竞争)问题
            • 解决：通过进程间通信 如何实现进程间通信：信号量PV操作，模拟的是交通信号灯--等待与计数
          • 4.死锁问题
            • 引起原因： 共享资源有限。 进程运行顺序的不恰当。
      • 基础篇
        • 进程基础知识
          • 进程与程序的区别
            • 1.程序是静态的，进程是动态的
            • 2.进程是程序的一次执行过程
            • 3.进程和程序不是一一对应的
              • 一个程序对应多个进程
                • 例如： QQ程序多开 Chrome浏览器每一个tab页对应一个进程
              • 一个进程对应多个程序
                • 其实就是一个进程服务多个程序，例： 1.QQ UI进程 2.360 3.刺激战场
          • 进程的特征
            • 1.并发性
            • 2.异步性
            • 3.动态性
            • 4.结构性
              • 进程的构成
                • 进程的构成：进程=程序+PBC 1.1.程序段 1.程序 1.2.数据段 2.PBC
                • 1.程序段
                • 2.数据段
                • 3.PCB
            • 5.独立性
          • 进程的组织(结构)
            • 1. 进程的组织（结构）：程序段+数据段+PCB(process control block)
            • 编译+链接基础知识
              • 1. 编译+链接基础知识，比如以QQ为例： 比如QQ源码中有：main.c、net.c、image.c、video.c、voice.c 源码； 首先经过编译，得到main.o、net.o、image.o、video.o、voice.o ，这些编译后的代码分别都包含了程序段和数据 段； 然后经过链接，将所有编译后的代码中的程序段链接到一起、数据段链接到一起；最后得到的是QQ.exe程序。
            • 1.PCB
              • 1. 以qq.exe为例： qq.exe程序从磁盘copy至内存之后，内存中也为qq进程建立了一个PCB。
              • 1.进程ID（唯一性）
              • 2.进程当前状态
              • 3.进程优先级
              • 4.代码运行入口地址
              • 5.代码的外存（磁盘）地址
              • 6.代码进入内存的瞬间
              • 7.代码段指针
              • 8.数据段指针
              • 9.堆栈指针
            • 2.程序段
            • 3.数据段
          • 进程的状态与控制
            • 1. 程序(进程)需要运行的条件：内存+PCB+CPU  2. 每种状态拥有哪些资源？ 1.新建：内存 2.就绪：内存+PCB 3.运行：内存+PCB+CPU 4.阻塞：内存+PCB 5.终止：无
          • 进程间通信IPC
            • 1. 进程间通信：IPC，inter-process communication 2. 进程间为什么要通信？ 安全性（内存中的进程间的程序和数据不可直接相互访问）+交互性（进程间需要进行间接的程序和数据访问） 3. 有哪些进程间通信例子？ 粘贴复制（共享存储）、迅雷下载<-->浏览器（消息传递）
            • 1.低级通信
              • 1. 低级通信实现：PV操作信号量 2. 低级通信效率：与高级通信相比较低
            • 2.高级通信
              • 1. 高级通信建立在低级通信之上； 2. 高级通信效率较高
              • 1.共享储存
                • 1. 任意内容：文字、图片、程序等等。
              • 2.消息传递
                • 1. 格式化的数据
              • 3.管道通信
                • 1. 字符流 2. 管道大小固定 3. 半双工
        • 进程调度
          • 三级调度
            • 1. 三级调度： 1. 作业调度，又称高级调度，首次磁盘调入内存，频率非常低，几分钟一次。 2. 内存调度，又称中级调度，磁盘内存互调，提高内存利用率和系统吞吐量（换入换出）。 3. 进程调度，又称低级调度，频率很高，CPU的分配。
          • 调度算法+调度过程
            • 1.FCFS算法
            • 2.时间片轮转算法
            • 3.SJF算法
            • 4.优先级调度算法
            • 5.高响应比优先调度算法
            • 6.多级反馈队列调度算法
          • 甘特图
          • 调度准则
        • 进程同步与互斥
        • 进程死锁
      • 回顾篇
  • 内存条
  • 磁盘
  • 外设
• 总体篇
  • 计算机是怎样工作的
  • OS是怎么启动的
    • 时钟震荡供能 ->CPU激活 ->主板默认的ROM执行Boot程序 ->Boot程序将C盘中的的OS拷贝至内存中 ->CPU跳转至内存执行OS ->OS启动完成
  • OS的目的、功能工作的
    • OS是软件和硬件资源的管理者： CPU--进程管理 内存条--内存管理 磁盘-文件管理 外设--IO管理 目的：管理软硬件资源 功能：软硬件资源的管理者
  • OS的发展
    • 无操作系统--手工替换打孔纸带(纸带作用是存储数据，打孔为1，未打孔为0)； 单道批处理系统--机器替换手工； 多道批处理系统--I/O交互时，CPU空闲，提高CPU利用率(资本家本性)； 分时系统--满足基本计算以后，实现交互性； 实时操作系统--工业和科学的要求，提高及时性、可靠性，用于军工、太空； 网络操作系统--推动计算机网络的发展； 分布式操作系统--基于网络操作系统，功能发布在互联网上，负载均衡化； 个人操作系统--走入千家万户，一种通用操作系统(Windows|Linux|maxOS|IOS|Android);
    • 无OS,手工操作
    • 单道批处理OS
    • 多道批处理OS
    • 分时OS
  • OS运行机制
    • 中断(对外界行为的感知，比如点击键盘、鼠标)--一种通知行为，CPU收到外界行为的通知； 异常(程序运行过程中产生异常)--一种对错误的处理方式； 系统调用(主动反应，调用系统资源)--一种请求行为。
  • OS特征
    • 并发 异步 虚拟 共享
    • 并发
      • 真并发：多核CPU,多核之间进行
      • 伪并发：单核CPU，单核内部的并发
    • 异步
      • 进程的运行是走走停停，具有随机性的
      • 异步原因：进程之间的并发+OS运行机制
    • 虚拟
      • 虚拟数量：CPU复用--时分复用技术
      • 虚拟空间：虚拟内存--空间复用技术
    • 共享
      • 互斥访问：例如打印机在同一个时间只能被一台计算机访问
      • 同时访问：对只读资源的访问
  • OS体系结构
    • 模块化设计+分层设计
    • 微内核：保留了大内核的核心功能(进程管理、内存管理、文件管理、I/O管理)
    • 服务程序：非微内核功能