操作系统到底是个什么鬼?(三)

进程的特征
1.并发性
多个进程实体能在同一时间间隔同时运行

2.动态性
进程是程序的运行过程

3.独立性
进程是独立运行和资源调度的基本单位,因为有的操作系统没有线程只有进进程
4.异步性
进程的执行断断续续,何时执行,何时暂停都无法预知

5.结构特征
进程实体包括:正文段、用户数据段和进程控制块(PCB)

补充:程序和进程的联系(联系上一篇程序与进程的区别)
1.进程是程序的一次执行

2.一个程序可以对应多个进程
3.同一个进程可以顺序的执行几个程序

重点说一下进程控制块(PCB)
PCD是进程实体的一部分,是操作系统中最重要的数据结构
PCD中记录了操作系统所需要的,它用于描述进程以及控制进程运行所需要的全部信息;
PCB包括:
1.进程描述符信息
用于唯一标识一个进程的信息
2.处理机状态信息
处理机状态信息又包括:
通用寄存器
指令寄存器(其实是程序计数器)
程序状态字(PSW)
用户栈指针
3,进程调度信息
进程调度信息包括:
进程状态信息
进程优先级
其他信息
4.进程控制信息
进程控制信息包括:
程序和数据的地址
进程同步
通信机制
资源清单
链接指针
进程的状态
1.执行态
单处理机系统中处于执行态的顶多一个,几个处理机就有几个
2.就绪态
可以有无数个
3.阻塞态
等待或者是封锁的状态
补充:就绪态和阻塞态的区别:
如果把执行程序看做是出门,就绪态就是已经穿好衣服化好妆等全部完成了,就差出门这一步了,而阻塞态则是还没有准备好。
三种状态之间的转换:
就绪态一旦被进程调度策略选中,就成了运行态;
时间片用完了之后又回到了就绪态;或者是优先级不够高
补充:为什么不是阻塞态呢?因为只是暂停而已,随时都可以出发再次干活,而阻塞不一样,阻塞是并没有全部准备好。
当运行的时候发现当初准备的东西不够,需要再次回准备,这叫做等待某一事件,
等待某一事件可以是启动外围设备、申请资源或者是出现故障
进入了阻塞态;
当准备好之后再次出发,这叫做等待的事件发生了,又回到了就绪态;
等待的事件发生了可以是**外围设备工作结束、等待的资源得到满足或者是故障排除
注意:阻塞不能直接到执行,必须先排在就绪队列,同时就绪也不能到阻塞,都已经全部准备好了不可能是缺少条件的,只有运行时才会出情况或者是发现缺少某种条件
进程的组织
1.链接方式
把系统中具有相同相同状态的进程控制块PCB用其中的链接字连成一个队列,有点类似于链表
2.索引方式
系统根据所有进程的状态,建立索引表,索引表的每一个表项指向一个PCB物理块,相当于目录

3.进程队列
把具有相同状态的进程控制块用队列组织起来
进程的控制
1.创建
需要创建新进程的情况:
用户登录
作业调度
提供服务
应用请求
如何创建新进程(创建新进程的步骤):
申请空白PCB
为新进程分配资源
初始化PCB
将新进程插入就绪队列
进程的执行情况;
父进程与子进程并发执行
父进程执行,直到某个子进程或者全部子进程执行完毕
进程的的地址空间的情况:
子进程共享父进程的地址空间
子进程拥有独立的地址空间
2.阻塞
需要阻塞的情况:
请求系统服务
启动某种操作
新数据尚未到达
无新工作可做
完成阻塞的过程:
将进程的状态改为阻塞态
将进程插入相应的阻塞队列
转到进程调度程序,从就绪队列中选择进程为其分配CPU
3.唤醒
进程唤醒的过程:
将进程从阻塞队列中移除
将进程状态由阻塞改为就绪态
将进程插入就绪队列
4.终止
进程终止的情况:进程正常执行完毕
进程终止的过程:
从PCB中读取进程状态
若进程正在执行,则终止进程的执行
释放资源
将终止进程的PCB移除
操作系统的内核
操作系统内核是计算机硬件的第一次扩充,内核执行操作系统与硬件关系密切,执行频率高的模块,常驻内存。
操作系统内核的功能:
1.支撑功能

中断处理
中断:改变处理器执行程序的顺序的一种事件
出现中断时,计算机停止当前程序的运行,转向对这些中断事件的处理,处理结束后再返回到刚才执行的程序的间断处

为什么需要中断:
引入中断机制之后,CPU可以与其他设备并行工作,能有效的提高CPU的利用率,改善系统的性能,支持系统的的异步操作

中断的分类;
同步中断
也叫做内部中断或异常
异步中断
也叫做外部中断,又分为:外部可屏蔽中断和外部不可屏蔽中断
引起中断的原因:
1.人为设置中断
2.程序性事故
3.硬件故障
4.I/O设备
5.外部事件
中断的响应:
1.响应中断的条件
2.响应中断的时机
中断的处理
响应中断
转中断处理程序
执行中断程序
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时钟管理

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时钟就是计算机的脉搏,计算机的很多活动都是由定时测量来驱动的,以下是大部分计算机的时钟源:
实时时钟
也叫做PTC时钟或者是CMOS,存储的是当前的北京时间,只要有电就干活,开机获取的就是这个时间
OS时钟
产生于PC主板上的定时/计时芯片,在开机时有效,由操作系统控制
原语操作
操作系统的时钟机制,包括:
1.时钟硬件
可编程间隔定时器PIT:
1.晶振
2.计数器
3.保持寄存器
2.时钟驱动程序
1.维护日期和时间,维持定时器
2.递减当前进程在一个时间片内的剩余执行时间,防止运行超时
3.对CPU的使用情况记账
4.递减报警计数器
2.资源管理功能

进程管理

存储管理

设备管理

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