操作系统(一)

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操作系统

一、基本特征：

　　1.并发：在一段时间能运行多个程序。

　　   并行：同一时刻能运行多个指令，需要硬件支持，如同多流水线或多处理器。

　　　操作系统通过引入进程和线程，使得程序能够并发运行。

　　2.共享：系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。

　　   两种共享方式：互斥共享--又称为临界资源，例如打印机，在同一时间只允许一个进程访问

　　　　　　　　　　同时共享

　　3.虚拟：虚拟技术把一个物理实体转换为多个逻辑实体。

　　　两种虚拟技术：时分复用技术--多个进程能在同一个处理器上并发执行，让每个进程轮流占有处理器，每次只执行一小个时间片并快速切换。

　　　　　　　　　　空分复用技术--虚拟内存，将物理内存抽象为地址空间，每个进程都有各自的地址空间。地址空间和物理内存使用页进行交换，地址空间的页并不需要全部在物理内存　　　　　　　　　　　　　　　　　中，当使用到一个没有在物理内存的页时，执行页面置换算法，将该页置换到内存中。

　　4.异步：进程不是一次性执行完毕，而是走走停停，以不可知的速度向前推进。

二、基本功能

　　1.进程管理 2.内存分配 3.文件管理 4.设备管理

三、系统调用

　　如果一个进程在用户态需要使用内核态的功能，就进行系统调用从而陷入内核，由操作系统代为完成。

　　Linux 的系统调用主要有以下这些：

四、大内核和微内核

　　1.大内核：是将操作系统功能作为一个紧密结合的整体放到内核。由于各模块共享信息，因此有很高的性能。

　　2.微内核：由于操作系统不断复杂，因此将一部分操作系统功能移出内核，从而降低内核的复杂性。移出的部分根据分层的原则划分成若干服务，相互独立。

在微内核结构下，操作系统被划分成小的、定义良好的模块，只有微内核这一个模块运行在内核态，其余模块运行在用户态。因为需要频繁地在用户态和核心态之间进行切换，所以会有一定的性能损失。

五、中断分类

　　1.外中断：由 CPU 执行指令以外的事件引起，如 I/O 完成中断，表示设备输入/输出处理已经完成，处理器能够发送下一个输入/输出请求。此外还有时钟中断、控制台中断等。

　　2.异常：由 CPU 执行指令的内部事件引起，如非法操作码、地址越界、算术溢出等。

　　3.陷入：在用户程序中使用系统调用。

进程管理

　　1.进程：是资源分配的基本单位。进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

下图显示了 4 个程序创建了 4 个进程，这 4 个进程可以并发地执行

　　2.线程：线程是独立调度的基本单位。一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。QQ 和浏览器是两个进程，浏览器进程里面有很多线程，例如 HTTP 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等，线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 HTTP 请求时，浏览器还可以响应用户的其它事件。

操作系统(一)

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