操作系统--王道 - 代码天地

操作系统

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① 计算机软件分为系统软件和应用软件两大类，操作系统是最基本的系统软件。
② 控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配。
③ 提供给用户和其他软件方便的接口和环境。

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并发性（最重要最基本）
指计算机系统中同时存在着多个运行着的程序。
并发指两个或两个以上的运行进程在同一时间间隔内同时执行。这些事件宏观上同时发生，但微观上是交替发生的。
单核并发，多核并行。
并发进程是不是越多越好
不是，并发进程过多可能导致处理机调度频繁，增加开销和进程进行时间，也可能有进程长时间得不到处理机。
共享性
指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
虚拟性
虚拟是指把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，而逻辑上的对应物事用户感受到的。
异步性
异步是指，在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停的，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。

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手工操作阶段
用户独占全机，人机速度矛盾导致资源利用率极低。
批处理阶段
单道批处理系统
脱机输入/输出技术，由监督程序负责控制作业的输入、输出。
内存中仅有一道程序运行，CPU大量时间在空闲等待I/O。
多道批处理系统
每次往内存中读入多道程序，操作系统正式诞生。
多道程序并发执行，共享计算机资源。
没有人机交互功能，用户响应时间长。
分时操作系统
以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务。
用户请求可以被即时响应，解决了人机交互的问题。允许多个用户同时使用一台计算机。
不能优先处理一些紧急任务。
实时操作系统
能够响应一些紧急任务，某些紧急任务不需要时间片排队。
及时性、可靠性：要在严格的时限内处理完事件。

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系统调用通过陷入指令完成
给出一个实例，阐述中断过程
中断是指计算机在执行期间，系统内部或外部设备发生了某一急需处理的事件，使得CPU暂时停止当前正在执行的程序，转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后返回原来被中断处，继续执行被中断的过程
例如缺页中断：保存CPU现场，转缺页中断处理程序进行中断处理、调入所缺页等，中断返回恢复CPU现场。

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定义： 系统调用是操作系统提供给应用程序使用的接口，应用程序可以通过系统调用来请求获得系统内核的服务。
系统调用是什么？与用户程序的区别？
① 系统调用是运行在用户态的应用程序请求操作系统为之服务的一种手段，由运行在核心态的操作系统的一段程序来完成特定的功能，属于一种特殊的调用过程。
② 区别：
运行状态不同：一般调用的调用过程和被调用过程都是用户程序，都运行在同一种系统状态用户态下，而系统调用的调用过程一般是用户程序，运行在用户态，被调用过程是操作系统程序，运行在系统态。
进入方式不同：一般用户程序调用可以直接通过过程调用语句将控制转移到被调用过程，而执行系统调用时，由于调用和被调用过程处于不同系统状态，必须通过访管中断进入
凡是和共享资源有关的操作都必须通过系统调用的方式向操作系统内核提出服务请求，保证系统的稳定性和安全性

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进程控制 的主要功能是对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建、撤销已有进程，实现进程状态转换等功能。
原语的执行具有原子性，即执行过程只能一气呵成，期间不允许被中断。
特权指令：“关中断指令”、“开中断指令”
作业：放在外存中还没调用的程序
父进程创建子进程和主程序调用子程序有什么区别
父进程创建子进程后父进程与子进程同时执行。主程序调用子程序后，主程序暂时停在调用点，子程序开始执行，直到子程序返回，主程序才继续执行。

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进程通信为什么需要用到操作系统内核功能？列举几个进程通信方式
① 进程之间互相交换信息的工作称为进程通信，可以通过高级通信机制来完成
② 每个进程都有自己独立的空间，在操作系统和硬件保护机制下，进程无法访问其他进程的地址空间，必须借助系统调用来实现，因此需要用到操作系统内核功能。
③ 通过软中断实现的信号通信机制；使用信号量和原语操作控制的共享存储区通信机制；通过管道提供的共享文件通信机制；使用信箱和发信收信原语的消息传递通信机制

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阐述进程与线程
① 进程是一个可并发执行的程序关于某个数据集合的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
② 线程是进程但中的一条执行流程，是处理机调度的基本单位。

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什么是多线程，多线程和多任务有什么区别？
① 多线程是指在一个程序中可以定义多个线程同时运行他们，每个线程可以执行不同的任务
② 区别：
多任务是针对操作系统而言的，代表着操作系统可以同时执行的程序个数。
多线程是针对一个程序而言的，代表一个程序可以执行的线程个数，每个线程可以完成不同的任务。