《计算机基础》6.操作系统之基础篇
6.1 章节导学
操作系统的演变
多道程序设计：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。 多道程序设计可以提高CPU利用率。
对每个进程来说，它拥有自己虚拟的CPU，而实际的CPU忙于在各个进程之间来回切换。这种快速的切换运行也就是多道程序设计。
操作系统的功能：
进程管理
进程实体
五状态模型
进程同步
Linux进程管理
作业管理
- 进程调度
- 死锁
存储管理
- 内存分配与回收
- 段页式存储管理
- 虚拟内存
- linux存储管理
文件管理
操作系统的文件管理
Linux的文件系统
Linux文件的基本操作
操作系统的设备管理
6.2 操作系统概览
操作系统资源
- 处理器资源
- 存储器资源（寄存器、cache、内存、硬盘等）
- IO设备资源
- 文件资源（？）
操作系统为用户提供的控制方式:
GUI
命令
系统调用（API，编程用）
操作系统四个性质
1. 并发性
并发性是学习后面三个性质的前提。
并发和并行
并发（concurrency）：两个或多个事件在同一个时间间隔内发生。单核单cpu只能做到并发（同一时刻只能运行一个程序），但是短时间（如1秒）内可能运行多个进程，给人并发的感觉，叫做伪并行。
并行（parallel）：两个或多个事件在同一时间点发生。单CPU多核中线程可以并行、多CPU计算机中进程可以并行。
2. 共享性
操作系统的资源可被并发的程序共享。
例如：内存中存放着两个并发运行的程序，他们共享了内存。
两种共享方式：
* 互斥访问形式：某种资源在一个时间上只能同时被一个程序使用，其他程序需要等待或者放弃。（微观）
* 同时访问形式：某种资源在一段时间内并发地被多个程序访问。（宏观）
3. 虚拟性
把一个物理实体转变为多个逻辑实体。物理实体是真实存在的，而逻辑实体是虚拟的。虚拟性可以提高资源利用率。
时分复用技术：复用时间资源，不同程序并发使用。
虚拟处理器技术、虚拟设备技术
空分复用技术：复用空间资源。
虚拟硬盘（一块硬盘分为C、D、E盘）、虚拟内存（逻辑上扩大内存）
4. 异步性
多道程序环境下，允许多个进程并发执行，进程在得不到互斥资源时可以选择等待或者放弃。
由于互斥访问资源的存在，程序以不可预知的顺序并发运行，走走停停地执行。
例如程序A释放打印机的使用后，程序B和C进行抢占，但具体是谁抢占到、抢占到的程序使用打印机多久都无法预知。这些都会影响这些异步程序的顺序和时间。
6.3 进程管理之进程实体
内存中的进程形态
为什么需要进程：
没有操作系统时，整个系统一次只能运行一个程序，所有资源都属于这个程序；为了提高系统资源利用率，引入操作系统和多道程序技术，使得多个程序能够共用系统资源，操作系统通过进程（即）对这些程序的拥有资源进行管理。
为了实现进程管理，操作系统维护着一个表格（一个结构体数组），即进程表。每个进程占用一个进程表项，也叫做进程控制块（Processing Control Block, PCB），这个进程控制块中保存着进程的重要信息。
PCB常驻内存，并且存放在专门的位置
进程与线程
进程：操作系统资源分配的最小单位。
线程：操作系统调度的最小单位。
了解为什么需要线程，可以帮助理解这两个最小单位（基本单位）:point_down:：
在传统的OS中（引入线程前），进程是系统分配资源和进行调度的基本单位。线程则是系统实施调度的基本的、独立的单位。线程基本上不拥有资源，只拥有一点运行必不可少的资源。
引入线程的原因：由于在进程的创建、撤消和切换过程中，系统付出的时空代价较大，因此在系统中的进程数目不宜过多，进程切换不能过于频繁，这就限制了并发程度的提高。引入线程之后，将传统的进程的两个基本属性分开，也就是说在传统的OS中，进程是系统分配资源和进行调度的基本单位，当引入线程之后，进程只作为分配资源的基本单位，而将线程作为调度的基本单位。可以通过创建线程来完成任务，提高了并发程度。
进程和线程的关系：
- 一个进程可以并发多个线程，每个线程执行不同的任务。
- 线程包含在进程中，是进程中实际运行工作的单位。
- 线程共享进程的资源（线程间通信也是通过读写进程的资源来实现的）。
