我们今天来讲一下你需要了解的操作系统最基础的知识点，这些都只是皮毛，博主这一篇讲的都很浅，只会讲些基础概念，如果需要深入学习，一定要仔细读《计算机组成原理》《操作系统》这两本书呀！
文章目录：
一、计算机基本部件
（一）五大部件
基于冯诺伊曼体系，将计算机分为5大组成部分：
- 运算器：也叫算数逻辑单元，完成对数据的各种常规运算，如加减乘除，也包括逻辑运算，移位，比较等。要注意PC机32位或64位表示的是运算器计算能力，ALU的宽度，一次计算能够计算的数据的位数。
- 控制器：它是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。
- 存储器：存储程序和各种数据。
- 输入设备：把人所熟悉地信息，如，图片，声音，文字，转换为计算机能够识别地信息存储起来。
- 输出设备：把计算机能识别地信息转换为人能识别地信息，及逆行呈现。
CPU包含控制器和运算器，内存就是存储器，I/O设备就是输入设备和输出设备，如键盘，显示器，鼠标等。在计算机中通过总线将这些部件连接，如下图：
（二）总线
总线主要分为3类：
- 数据总线：用来在各个功能部件中间传递数据，是双向传输总线。
- 地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，寻址能力和总线根数有关。
- 控制总线：由于各个连接在数据总线和地址总线的部件都是共享这两类总线的，那么在某一时刻谁来使用，就是控制总线负责完成的，即控制传输方向。
（三）存储器
我们常用的存储器可以分为以下几种：
寄存器，缓存，主存是临时存储，即计算机断电或关机数据就会消失，而后面的几个是永久性存储。
（四）指令
- 指令：是只是计算机执行某种操作的命令，一条指令通常由两部分构成，地址码，操作码。
- 程序：由一条条的指令构成。
- 指令周期：cpu每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期。
- 指令系统：计算机能够执行的全部指令的集合称为该计算机的指令系统。
- RISC：精简指令系统计算机，如单片机。
- CISC：复杂指令系统计算机，如PC机。
- 程序和指令：高级语言写出程序，编译器翻译为汇编助记符，机器指令，让计算机执行的二进制。
二、进程
（一）进程概念
- 进程：一个正在运行的程序，由一条条指令构成。
- PCB：进程控制块，是进程的唯一标志，PID是进程的标识，用来描述进程的属性信息，每一个进程都会拥有一个PCB,系统通过双向循环链表管理所有的PCB。
（1）PCB就是一个结构体struct task_struct：里面包含PID，堆区，栈区等成员信息。
（2）创建一个进程：操作系统会先申请一个PCB，然后加载程序，生成进程实体。
（3）进程结束时：先结束进程实体，再释放PCB，释放PCB，需要一定的条件，那么如果进程实体释放了，但是PCB结点没有被释放，那么这个进程就是一个僵尸进程。会造成大量的资源占用。 - 孤儿进程：父进程创建子进程，init是所有进程的祖先，如果父进程已经结束，但是子进程未结束，那么子进程就是孤儿进程，系统将所有孤儿进程都直接挂载到init进程下。
- 僵尸进程：进程实体释放了，但PCB还未释放。
（二）进程状态
- 最基本的三种状态：就绪，运行，阻塞
- 执行：CPU正在执行进程中的指令，采用时间片轮转法执行进程，所以当一个正在执行的进程时间片到了后，就会变为就绪状态。
- 阻塞：等待事件发生的进程，如等待打印机。如果打印机无人使用，那么进程状态为就绪。
- 就绪：等待CPU调度执行，就绪进程拥有打印机后，就等待cpu执行，CPU调度它，它就变为执行状态。
- 复杂的7种状态：
增加了创建，阻塞挂起，就绪挂起，结束这四个状态。
挂起状态：将进程从主存中移至外存中，是一种暂停，用户不唤醒，就会一直暂停。 - 挂起和阻塞的区别：
挂起是一种主动行为，因此唤醒也应该要主动完成，而阻塞则是一种被动行为，是在等待事件或资源时任务的表现。
（三）并行 && 并发
- 并行：两个进程一起运行。并行需要硬件支持，多个CPU。
- 并发：两个进程根据时间片轮询运行，因为时间短，故给人的感觉就是一起运行。并发效率慢，但一个CPU即可。
三、内存管理
（一）分页
- 操作系统将内存划分为大小相等的4k的块，称为页帧，会对页帧进行编号。
- 程序在磁盘上存储，把磁盘分为4k大小的块，称为页，每一个页会记录页对应的权限。
- 如果运行一个程序，操作系统将程序的页加载到内存的页帧上。操作系统会为每一个进程维护一个页表，页表中存储的是进程的页到内存的页帧的映射。
- 物理地址：在真实的物理内存上的偏移地址。逻辑地址：在程序上的偏移地址。
如：a：在 2号页上，偏移 128字节。访问a时，需要转换为物理地址：先根据页表将2号映射为17号页帧，偏移128，那么我们转为实际物理地址：17*4k+128，这才是a在内存上存储的真正地址。 - 在程序中直接访问的时逻辑地址，在CPU访问逻辑地址时，需要通过地址映射到其物理地址，才能访问此地址上的数据或指令。如printf(“&a=%x”,&a)为a的逻辑地址；所以如果在两个进程中打印的变量的地址相等，并不能证明这两个变量是同一个变量，因为加载的物理内存不一样，所以不一定。
（二）虚拟内存
- 它将主存看成是一个存储在磁盘上的地址空间的高速缓存，在主存中只保存活动区域，并根据需要在磁盘和主存之间来回传送数据，使得能够运行比内存大得多的进程。
- 它为每个进程提供了一致的地址空间，从而简化了存储管理
- 它保护每个进程的地址空间而不被其他进程破坏。
- 交换分区：在磁盘上开辟一块空间，以内存管理方式来管理，作为对内存的补充，一个内存的所有页不一定非得在内存上存储，这就用到页面置换算法，将内存上的页和交换分区的页置换。
四、操作系统发展
操作系统：管理计算机上的软硬件资源，为用户提供一个交互的接口。
- 串行处理：程序一个一个按顺序提交处理
- 批处理：一次提交多个程序，最后给一个处理，减少交互。其中过程还是串行
- 多道程序设计：一次提交多个程序，多个同时执行，和并行类似
- 分时系统：类似并发，提交多个，轮询处理。