作業系統
一：什么是作業系統
覆寫在硬體和操作軟體中間的一個系統，和硬體部分相互作用，主要起一個承上啟下的任務
二：資源的管理者
現代計算機支持多任務，多個應用程式共同使用計算機硬體資源，作業系統負責調配，
三：作業系統主要功能
1：處理機管理，任意時刻處理機只能執行一個程式流，
2：記憶體管理：多個程式使用記憶體的時候，如何分配，讓他們互不干擾，用完之后，如何進行回收，邏輯地址到物理地址的轉換，
記憶體分配：每道程式分配記憶體空間，靜態：固定大小、動態：根據請求分配，
記憶體保護：作業系統內核空間不會被隨意訪問，保證系統安全和穩定，確定每個程式運行都在自己記憶體空間中運行，
地址映射：cup訪問記憶體時，將邏輯地址（目標程式的地址）轉化成物理地址（記憶體中單元地址），
記憶體擴充：借助虛擬存盤技術，從邏輯上擴充記憶體容量，
3：設備管理：完成接受用戶的I/O（輸入和輸出）
4：檔案管理：大量需要保存的資訊以檔案存盤，他們一般存盤在外存（硬碟）當中，作業系統通過檔案管理程式完成對外存的操作，
四：作業系統的發展
時間上：
無作業系統（1945-1955），沒有記憶體，沒有作業系統，電子管
單道批處理系統（55-65），磁性存盤設備，內外存增加，晶體管
特點：1：自動性、2：順序性 3：單道性：記憶體之中只有一道作業，
多道程式系統， 早期：不具有互動功能，提交作業只能等待輸出結果，中期：分時作業系統，多個用戶可以同時通過不同的終端使用主機，實作了用戶與主機的及時互動，
特點：1：多道性，多個作業，拍成佇列、2：無序性：先進入不一定先處理，3：調度性：作業調度：從外存之中裝入記憶體，行程調度：從記憶體中選擇一個或幾個在cpu上運行，
分時作業系統：允許多個用戶通過終端同時使用計算機
多路、獨立、及時、互動、
微機作業系統：第一個是Intel cp/m 用于intel 8080
實時作業系統：在規定的時間內計算出正確的結果，如果結果正確，超過了時間，最后的結果也錯誤，多用于醫院等對時效要求比較高的地方
必須做到及時回應，多路性、獨立性、互動性、可靠性
五：作業系統的特征
1：并發：指的是同一個時間間隔內發生，由于時間很短，造成并行的錯覺
2：共享：資源可以供記憶體中多個并發程式共同使用，
3：虛擬：用某種技術將一個物理物體虛擬成邏輯上的對應物，
4：異步性：記憶體中每個程式，何時執行，暫停，都是位置的
六；作業系統的體系結構
軟體體系結構:
七:指令
程式是指令的集合，程式的執行就是按照某種控制流執行指令的程序，
1：指令周期：分為取指周期（處理器在存盤器中取一條指令）和執行周期（取到的指令放置在處理器的指令暫存器中）兩個步驟，
行程管理
一：程式的執行
1：順序執行
順序、封閉、可在現
2：并發執行
多個程式在同一時間間隔之內，一個程式執行結束之前就可以運行其他程式，（任意時刻一個CPU上只有個一程式在執行）
間斷、失去封閉性、不可再現性、
二：行程的定義
行程是并發執行的程式，在某個資料集合上的運行程序，
行程代表了程式的執行程序，是一個動態的物體，
行程的特征：
并發性：多個行程物體在一段時間間隔內同時運行，
動態性：行程是行程物體的執行程序
獨立性：沒有引入執行緒的作業系統中，行程是獨立運行和資源調度的基本單位
異步性：時斷時續
結構特征：正文、用戶資料、行程控制塊
三：行程控制塊
1：定義
行程存在的表示是行程控制塊，是作業系統最重要的資料結構
每個行程有唯一的行程控制塊
2：行程控制塊的資訊 ---是一個復雜型別的變數
（1）行程標志符資訊，用于唯一標識一個行程
（2）處理機狀態資訊
1）通用暫存器--用于暫存資訊
2）指令計數器--PC
3）程式狀態字PSW
4）用戶堆疊指標
（3）行程的調度資訊
（4）行程控制資訊
3：行程的狀態
新創建的行程為就緒態（1）就緒態---獲得CPU就可以運行、（2）執行態---獲得了CPU正在運行， （3）阻塞態---獲得資源后進入就緒態，
4：行程的組織
1：鏈接方式，將系統中具有相同狀態的行程鏈接成一個佇列
2：索引：根據所有行程狀態建立索引表，每一個表項指向一個PCB（行程控制塊）的物理塊
3：行程佇列：就緒佇列和阻塞佇列
四：行程的創建
下列情況創建新行程
1：用戶登錄、2：作業調度、3：提供服務、4：應用請求
在Linux系統中除了0號行程外，其他行程都是由其父行程創建的，被創建的叫做子行程，子行程可以用作業系統或者父行程獲得資源，
執行可能：1二者并發執行，父行程等待，直到某個或全部子行程執行完畢、
地址空間：子行程共享父行程地址空間、子行程擁有獨立的地址控制元件
創建步驟
1：申請空白PCB（行程控制塊）
2：為行程分配資源
3：初始化PCB
4：將行程插入就緒佇列
行程終止
行程正常執行完畢，請求作業系統洗掉
一個行程呼叫適當的系統呼叫終止另一個行程，
父行程終止子行程：1任務完成、2：子行程所用資源過多，3：父行程關閉，
主引導扇區：0柱面0磁道1扇區
五：作業系統的內核
1：作業系統內核的功能
支撐功能----中斷處理、時鐘管理、原語操作（不可中斷）
資源管理功能：行程管理、存盤器管理、設備管理
2：什么是中斷
改變處理器執行指令順序的一種事件，引入中斷機制是CPU可以與其他設備并行作業，提高cpu運行效率
同步中斷（內部）CPU控制單元產生一條指令終止后CPU才發生中斷、異步中斷（外部）其他硬體產生的，分為可屏蔽（I/O設備產生的psw、8259）和不可屏蔽的（硬體故障），
3：中斷回應
時鐘機制
1：使用時鐘限制一個用戶行程在CPU連續執行的時間，
2：實時時鐘和OS時鐘，
系統呼叫
一群預先定義好的模塊提供一條管道，讓應用程式或者一般用戶可以得到核心程式的服務，系統呼叫是系統程式和用戶程式之間的介面，系統呼叫運行在系統態，
型別：行程型別、檔案操作、設備管理、通信類、資訊維護型別
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