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对计算机操作系统和过程的初步了解

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发表于 2021-5-3 23:31:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
操作系统

操作系统1。硬件配置2。什么是软件OS2.1操作系统?如何理解2.1操作系统?2.3为什么是OS3。流程3.1流程3.2流程的本质3.3小时切片3.4是否需要设计并发并行3.5内核状态和用户状态

操作系统

1.硬件组成

http://www  . Sina.com/



配置:

输入设备:键盘、鼠标、扫描仪和其他中央处理器(CPU):运算符和控制器输出设备:显示器、打印机等

特点:

CPU和输入或输出设备不能直接交互,必须依赖中间存储部分(内存)。

内存中的数据不能持续,重新启动电脑就会消失,磁盘上的数据可以持久

2. 软件OS

2.1 什么是操作系统?

所有计算机系统都包含一组基本程序,称为操作系统(OS)。一般理解,操作系统包括:

内核(流程管理、内存管理、文件管理、驱动程序管理)其他程序(如库、外壳程序等)

2.1 怎么理解操作系统?

模拟银行系统和操作系统:

区分银行系统操作系统业务访问、贷款、转账基本API的呼叫服务提供方式,以窗口形式向用户提供多种服务的多种服务管理员的角色(例如,计算机是否正常工作,工作环境是否干净),必须在系统内进行一般业务管理(例如,通过硬件设备驱动(如接收全额)进行硬件管理)。在系统内执行一般软件业务管理,如文件管理、顶级管理、流程管理执行者的角色硬件设备
负责人[/td][td]各种负责硬件正常进行基本工作的软件程序、驱动程序[/td][/tr][tr][td]被管理者的角色[/td][td]银行安保设备、调度设备、货币设备、员工公寓等其他硬件设备[/td][td]各种计算机硬件、整体以冯诺依曼框架组织、如CPU、内存、网卡、硬盘等[/td][/tr][/table]
总的来说:

[ol]
  • 管理者的任务分为两种:硬件管理和软件管理
  • 按照目标对象分两种:对内管理和对外的业务管理[/ol]
    2.3 为什么要设计OS
    设计操作系统的目的:


  • 与硬件交互,管理所有的软硬件资源(对内且对下)
  • 为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境(对外且对上)



    3.进程
    3.1 什么是进程
    一个执行任务就说一个进程。



    可执行文件(.exe) 不等于进程
    但当运行一个exe时候就会产生一个进程


    编写一个java进程:

    public class HelloJava {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Thread.sleep(2*60*1000);   // 等待 2分钟
        }
    }

    在cmd中编译并运行:

    javac Test.java
    java Test

    打开任务管理器中查该进程:



    3.2 进程的本质
    进程在操作系统中是由一个链表组成的多个 PCB(进程管理模块)结构体
    每次运行exe文件时相当于在内核中PCB链表中把这个exe文件
    转换成了一个 PCB 结构体

    PCB(进程管理模块)结构体:

    [ol]
  • PID (主键ID、身份识别)
    PID 是进程的身份ID,是唯一的,但是重启后 PID 就变了
    [外链图片转存失败,源站可能有防盗在这里插入!链机制,建描述]议将图片上https://传(imbl.csdnimg.cn/202CGjT10502010848190.285)(https://img-哇ng)]
  • 状态信息(就绪、运行、堵塞、终止)


  • 优先级 (用于资源分配)
  • 记账信息(记录进程运行次数,把防止CPU分配资源不均)
  • 一组指针(进程需要使用的资源)
  • 上下文信息(进程运行时是分时运行的,当分配到CPU 资源时执行,然后没有CPU资源之后, 暂时保存当前状态,等待下一次执行,这个过程叫做一个上下文)
    [/ol]

  • 就是一个进程在执行的时候,CPU的所有寄存器中的值、进程的状态以及堆栈上的内容。
  • 切换时需要保存当前进程的所有状态,即保存当前进程的进程上下文,以便再次执行该进程时,能 够恢复切换时的状态,继续执行。

    3.3 时间片
    操作系统的任务调度是猜用时间片轮转的抢占式调度方式,当一个任务执行一小段时间后强制暂停去执行下一个任务,每个任务轮流执行,任务执行的一小段时间就叫做时间片。

    这样每个任务都能得到执行,由于CPU的执行效率非常高,时间片非常短,在各个任务之间快速地切换,给人的感觉就是多个任务在“同时进行”,这也就是我们所说的并发。

    3.4 并发与并行

  • 并发:多个进程在一个CPU下采用时间片轮转的方式,在一段时间之内,让多个进程都得以推进, 称之为并发。
  • 并行:多个进程在多个CPU下分别,同时进行运行,这称之为并行。

    并发相当于:一个银行只有一个窗口,工作人员轮流给每个人办业务,但是只给每个人 1 分钟,时间一到保存进度,然后接着下一个人上一次的保存的进度继续办理业务。

    并行相当于:银行有很多窗口,同时给所有人办理业务。

    3.5 内核态与用户态
    操作系统对执行权限进行分级:用户态和内核态。


  • 操作系统内核作为直接控制硬件设备的底层软件,权限最高,称为内核态,或核心 态。
  • 用户程序的权限最低,称为用户态。

    举个例子:
    张三去银行办业务,在表上填写自己写姓名,电话,邮箱等等,做着自己的事情,这叫做用户态,而张三通过窗口的工作人员,把自己的需求给工作人员,自此,张三在等,银行工作人员在忙,对张三来讲,就叫做陷入内核。
    内核态就是工作人员在帮你办理业务时的状态
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