计算机操作系统概念初解

一、存储系统

在计算机系统中存储层次可分为，处理器上的寄存器、高速缓冲存储器、主存储器（内存）、辅助存储器（外存）四级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。

1、存储设计存在的三个问题：

• 存储容量：这个需求永无止境
• 读写速度：需要能够匹配当前的处理器
• 经济成本：要选择最合适的成本，进行一定的优化。

2、存储保护 存储保护有两个方面：

• 界地址寄存器--用于给定地址上限与下限，规定某个程序占用不得超出界限、或者是基键与长度键，不知道的自己去查
• 存储键--进程调入内存时，设置存储键，每次调用之前查询存储键，给定与进程存储键键值和地址键值一致

3、中断与异常机制 （1）该机制的特点：

• 中断随机
• 中断可恢复
• 中断自动处理 （2）内容

分类的内容，图片没处理好，不处理了

其中中断与正在执行的指令无关，可以采取中断屏蔽； 但是异常与正在执行的指令有关，不可以屏蔽。

总的来说可以分为五类中断： I/O 中断 时钟中断 硬件故障中断 程序性中断（貌似考这个的概率比较大，因为这个最搞不清） 系统调用中断 （PS：系统调用：是OS为用户程序设置的唯一的用户程序获取OS服务的途径 目态-->管态）

4、I/O技术 I/O控制方式有三种：通道控制、DMA控制、缓冲技术 目前最广泛采用的基本是缓冲技术，其中缓冲技术又分为三种：单缓冲区、多缓冲区、缓冲池

5、时钟 时钟是微机上所有的软件获得时间的来源。一般分为硬件时钟和软件时钟。按照用途可分为绝对时钟和相对时钟。

二、进程线程模型

1、并发环境与多道程序设计

• 程序的顺序执行 顺序环境：独占资源，不受外界的影响，无交互
• 多道程序设计 独立性、随机性、资源共享性
• 程序的并发执行 （1）执行期间相互制约 （2）程序与计算不再一一对应 （3）并发执行结果不可再现（这一点出题最多）

2、进程（正在执行的程序-系统进程、用户进程）

• 特征 并发性、动态性、独立性、交往性、异步性
• 进程基本状态模型： 三进程状态 五进程状态 七进程状态
• 三种基本状态： 就绪状态：除了CPU之外一应俱全（多的时候就形成了就绪队列） 运行状态：获得了CPU的使用权 等待状态：正在进行的进程因为意外暂停退出CPU的使用
• 扩展状态： 创建状态：未进入就绪队列 结束状态：从系统队列移除但是还没有撤销 挂起状态：把一个进程从内存移到外存中 激活状态：从外存移动到内存
• 状态转换

举个栗子：CPU是个好姑娘（唔，花魁吧，是这个叫法吧），进了内存（chun楼）的都是进程（为了花魁而来的文人才子），那就不管你是在哪儿，进来了就算是进程了。然后，如果有多个花魁，那就是多道操作系统了。可以容几个进程共同使用CPU嘛，如果只有一个，那就只能同时一个进程，所谓异步并发，其实就是，这个进程在比如0-10秒用一下CPU，10-20秒就归另外一位进程使用CPU，反正CPU快得很，一个个的应付都是小意思。用户（看客？?）根本看不出来多个进程用一个CPU，在他们看来那就是所有的进程都有CPU可用，就绪状态，就等于是已经排好队了，啥都有了，就等着进姑娘的房间脱裤子了。运行状态，那就不说了，大家都懂~~~等待状态，那就是突然家里打电话过来了，maybe查房的来了。需要时间出去房间应付下，然后回来就会继续排队，毕竟CPU你不用，人家还要用的呢，就差不多是这样了。其他自己去脑补吧。

（此处并非有任何别的除了打比方之外的想法，不喜勿喷，想喷出门请左拐，掉坑里去吧）

转化图如下：切记，只有就绪状态和执行状态可以相互转化，就是上面那个 轮流使用CPU的是时候

• 进程控制块（PCB） 进程控制块中的内容是：调度信息、现场信息 进程由程序、数据、PCB组成 其中PCB是灵魂，程序、数据是肉体
• PCB表的组织方式
  • 线性：直接找，一个个找，没有额外的开销，只是速度慢点
  • 索引：建个表，慢慢找，有额外的开销，但是速度挺快的
  • 链接：按照相同的状态的进程分块，一个个找。
• 进程控制 创建、撤销、完成，通过原语完成
• fork()的使用 fork是在父进程下开一个子进程的函数。执行一次，返回两个结果，一个是父进程返回的子进程的PID 也就是子进程的代号。还有一个是子进程返回的0

fork（）后的代码是两个进程共有的，会执行两次后面的代码。结果返回一个child：x=2 parent：x=0

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