简体中文引论
1 操作系统的定义和作用 #
1.1 操作系统定义 #
操作系统是计算机中的一个系统软件，是一系列程序模块的集合。
- 它们能尽可能以有效 、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源；
- 合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能；
- 使得用户更加灵活、方便的使用计算机，使整个计算机系统高效运行；
...有效：指系统效率，资源利用率。如cpu利用率是否充足，I/O设备是否忙碌等。
合理：软硬件资源的管理是否公平合理。
Course
操作系统运行环境与机制
📖 回顾：操作系统的主要工作
- 程序的执行 启动程序、执行程序以及程序结束的工作
- 完成与体系结构相关的工作
- 完成应用程序所需的共性服务（提供各种基本服务，读盘、申请内存等等）
- 性能、安全、健壮等问题
应用程序
———————— 虚拟机器界面 ---> 操作系统运行机制（系统调用）
操作系统
———————— 物理机器界面 ---> 操作系统运行环境（CPU状态、中断/异常机制）
...
进程和线程模型
进程模型 #
多道程序设计 #
MultiProgramming：多个程序同时进入内存并运行，提高操作系统效率。并发环境。
多个虚拟（逻辑）程序计数器 ---> 物理计数器
进程的概念以及进程控制块 #
进程 #
Process：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。
- 是程序的一次执行过程
- 是正在运行的程序的抽象
- 将一个CPU变幻成多个虚拟的CPU （是CPU的抽象）
- 系统资源以进程为单位分配，如内存、文件、独立的地址空间......
进程控制块(PCB) #
PCB: Process Control Block
- 又称进程描述符、进程属性
- 操作系统用于管理控制进程的一一个专门数据结构
不同操作系统，对PCB的实现可能不同，但是其功能相同。
Linux中叫
task_sturctWindows中叫
EPROCESS，KPROCESS，PEB - 记录进程的各种属性，描述进程的动态变化过程
PCB是系统感知进程存在的唯一标志 >进程与PCB是一一 对应
进程表: 所有进程的PCB集合。在内存的固定区域，大小固定，所以存储的PCB信息也是有限的，这就是操作系统的并发度。
PCB存储了哪些信息？
1） 进程描述信息
- 进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数
- 进程名，通常基于可执行文件名，不唯一
- 用户标识符(user ID)
- 进程组关系
2）进程控制信息
- 当前状态
- 优先级(priority)
- 代码执行入口地址
- 程序的磁盘地址
- 运行统计信息(执行时间、页面调度)进程间同步和通信
- 进程的队列指针
- 进程的消息队列指针
3）所拥有的资源和使用情况
- 虚拟地址空间的状况
- 打开文件列表
4）CPU现场信息
- 寄存器值（通用寄存器、程序计数器PC、程序状态字PSW、栈指针）
- 指向该进程页表的指针
还可以从下面三个维度来看看PCB存储的信息
- 进程管理
- 存储管理
- 文件管理
进程的状态及转换、进程队列 #
进程的三种基本状态 #
- 运行态（Running）：占有CPU，并在CPU上运行
- 就绪态（Ready）：已经具备运行的条件，但没有空闲CPU，故暂时不能运行
- 等待态（Waiting/Blocked）：因等待某一事件而暂时不能运行（如等待磁盘结果）。也叫做阻塞态、封锁态或睡眠态
进程的状态转换 #
进程3状态转换示意图
其他线程状态 #
1）创建（New）：
...
