概论-1

小鱼儿 2022-03-21 08:46 147阅读 0赞

操作系统：提高资源利用率（保持cpu，io忙碌），提高吞吐量，方便性，可扩充性（新增功能和模块），开放性（网络）  
用户与硬件的接口，资源管理者，资源抽象（比如无需对物理硬件了解，提供抽象接口），多层抽象（如linux：驱动-文件系统-vfs）  
单道 多道批处理（多进程，主动放弃cpu） 分时 实时  
单用户多任务windows 多用户多任务unix/linux  
并发（时间间隔）/并行（同时）进程资源分配 线程独立运行和调度  
共享：互斥和可同时访问 虚拟：（时分复用）处理器/设备，（空分复用）内存/磁盘  
异步：进程不可预知的速度向前推进  
1 处理机管理：  
进程控制（创建，撤销），进程同步（互斥/锁, 协作进程执行次序协调），进程通信，调度（作业调度：后备队列选哪个创建进程/ 进程调度）  
2 存储器管理：  
内存分配（静态/动态：运行中可申请内存和在内存中移动），可分配和回收和记录使用情况，内存保护（不可访问其他进程的内存），地址映射，内存扩充（请求调入：运行所需数据还在磁盘，调入内存，置换：内存满了，换点出去，再调入）  
3 设备管理：  
内存中缓冲区解决速度矛盾，设备分配（为进程分配设备，为设备分配控制器和通道），设备处理（驱动程序：实现cpu和控制器的通信，驱动接受cpu的请求，控制设备控制器完成操作，控制器发出中断，最后由中断处理程序（驱动）处理）  
4 文件管理：  
文件系统：存储空间和目录管理，读写保护  
5 接口：  
用户接口(命令，脚本，界面) 程序接口(系统调用)

阻塞block/wakeup（不满足运行条件 ） 阻塞/就绪  
挂起suspend/active(操作系统要记账，负载太重，父进程想挂起，用户想挂起) 静止/活动  
pcb(进程控制块)，linux里就是task\_struct.  
pcb: pid,处理机状态（寄存器，pc，程序状态字psw，用户栈指针），状态，优先级，内存信息，资源清单  
栈指针：栈会扩张，栈指针指向栈顶，现在扩张的位置。  
原语(原子操作)，（正常，异常，受外界干扰）结束  
信号量，管程（数据和过程绑定在一起）  
进程通信：共享内存，管道（一个读，一个写进程），消息（直接，间接：消息放信箱）  
线程：内核支持线程，用户级线程（调度不用进入内核空间），混合方式

高级（作业）调度：从外存后备队列选择哪个创建进程。（批处理系统）  
低级（进程）调度：各种系统都有，非抢占式（等进程主动让cpu，基本不用），抢占式（优先级，时间片，短进程）  
可以有多个阻塞队列（不同阻塞原因）  
中级调度：阻塞进程能否放入外存。  
一般我们常用的分时系统可能只有进程调度。  
考虑点：周转时间（批处理，算上在外存上等待时间），响应时间（分时），截止时间（实时），优先级能否保证。吞吐量，cpu利用率，资源的平衡利用  
考虑实现：fifo，短而优先，优先级（静态，还是动态，如vruntime就是linux决定哪个获取cpu的最终动态优先级），时间片轮转，多就绪队列（第一队列运行一次，没运行完进入第二队列，如此往下，优先调度第一队列，运行越久实际的优先级越低）  
死锁：竞争资源，请求和释放资源顺序不当，必要条件：互斥，请求和保持，不剥夺，环路等待  
预防，避免，检测，解除  
破坏三个条件中至少一个以预防  
请求和保持：一次性申请所有资源  
不剥夺：可剥夺  
环路等待：资源请求按某种顺序  
安全状态：看看某次分配是否会导致系统进入不安全状态，不安全状态有可能最终导致死锁。  
检测：资源分配图，像innodb的wait-for graph  
解除：撤销进程或剥夺资源

源程序存放在外存，编译，链接（编译后多个模块加库函数拼在一起），装入后放入内存。  
绝对装入：程序中放的是物理地址。  
可重定位装入：程序中放的是相对地址（0开始），看装入在哪里在装入时修改成绝对物理地址  
动态运行时装入：为支持程序在内存中移动，程序中放的是相对地址，运行时转换为绝对地址。  
链接：静态（拼好再装入），装入时动态（边拼边放），运行时动态（运行时还可以拼放）  
内存分配：连续或离散  
连续分配：单一连续（系统区，用户区），固定分区（各区大小可相同可不同，但大小固定），动态分区（分区大小在装入时才确定，装入9mb，找到10mb的原始空闲分区，划分成9mb和1mb两个分区）  
离散分配：  
分页，页表（内存中），快表（寄存器，缓存部分页表项），多级页表（占用内存太大，页表太长，如linux三级页表）  
分段，（段号+段内地址），段表（段号-段内基址），段内基址+段内地址=物理地址  
分页是系统管理的需要，是硬件或者说系统分的，分段是编译程序给你分的，段大小不固定。  
段页式：段号，段内页号，页内地址。  
请求分页=基本分页+调入换出：页表增加标记是否在内存中和外存地址，缺页中断（软中断，异常）  
请求分段=基本分段+调入换出：段表增加字段，缺段中断。  
linux：表面看上去分段但实际不分段,所有段的段内基址都为0，段大小都为4G，给出的32位地址没有段号，32地址=段内地址=线性地址，线性地址再页表转物理地址。代码段不是从0开始，从0x08048000开始，或者说代码中给出的逻辑地址就是线性地址。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2tvYmV4emY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

下面三段都是固定大小的，写一段代码，就存在一些指令，和一些确定的已初始化的变量和确定的未初始化的变量  
上面三段都是动态扩展的。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2tvYmV4emY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220321/1b68c4994bd24e0dab49d7a3f3163207.png