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os
一
单道
- 顺序
- 只能一个程序进入内存，单进程执行
多道
- IBM360机
- 内存调入多个程序，当一个程序io时，另一个程序处理
- 以进程为单位分配处理剂
- 没有交互能力
- 没有内存管理
- 没有处理机管理
- 没有io管理
- 没有文件管理
- 没有作业管理
分时系统
- 一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终
端 - 可以人机交互
- 多路性：共享主机，多个人一起交互
- 可将作业从自己终端远程放到机器上
- 及时性：每个终端配一个多路卡和缓冲区，可同时接受终端数据
- Ken Thempson 研发PDP-7 小型机的 简化MULTICS，unix前身
实时系统
- 计算机根据现场采集实时数据，来控制程序
- 控制多个程序
微机操作系统
- 最早8位微机
- 单用户单任务微机：1975 cp/m，在intel 8080 运行 和1981 微软ms-dos 在IBM-PC 16位机上运行
- 单用户多任务：一个用户上级，程序分成多个任务并发执行，1985 win 1.0
- 多用户多任务：unix os
处理机管理
- 进程控制
- 进程同步
- 进程通信
- 进程调度和作业调度
内存管理
- 内存保护：界寄存器，程序的上下界
- 地址映射
- 内存扩充
- 内存分配
系统结构
- 无结构
- 模块化：缺点模块等级一样，没有顺序，互相依赖不可靠
- 分层结构：有序，一个层次建立在另一个层次上，一层包括多个模块
- C/S 架构：灵活扩展客户端服务器，数据分布处理和存储，方便改客户端软件
- 面向对象：封装、继承、多态
微内核架构：OS 1980后，支持多处理机运行，Windows 2000/XP
1.c/s架构
2.硬件紧密、基本功能放os内核里
3.客户和服务器通讯
4.大部分功能已服务器进程的方式实现，例如提供虚拟存储器管理功能的 虚拟存储器服务器
5.机制与策略分离：机制是执行机构，策略是具体算法。机制在os内核的底层，策略在外，所以微内核很小
6.移植性：具体的服务都是平台无关的，都在内合理去包装
缺点：客户和服务器及服务器和服务器之间的通信，都需通过微内核，上下文切换太多
微内核基本功能
- 进程管理：机制策略分离,按优先级调度进程放在微内核，如何选出优先级放在外面的管理服务器
- 存储器管理
- 中断和陷入管理：只是捕获，具体处理交给策略
进程
- 进程并发，就会发生资源抢占
- 程序段、进程段（PCB，一种数据结构，记录进程相关信息）、数据段
- 进程就绪态、执行态、阻塞态、挂起态、创建态（分配了pcb，但是存储资源未分配）
- pcb:进程标识符、外部标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息
进程队列
连接方式
- 就绪进程队列，优先级
- 阻塞进程队列，优先级
索引方式
-
- 就绪进程索引表，优先级
- 阻塞进程索引表，优先级
进程控制
- 用原语操作
- 原子性
- 子进程继承父进程资源
- 子进程撤销，归还资源给父进程
- 父进程撤销，子进程先撤销
进程创建
- 申请空白pcb
- 分配资源
- 初始化pcb
- 加入就绪队列
进程终止
- 非法访问内存，资源，指令
- 运行和等待超时
- io故障
- 父进程终止子进程
- 父进程终止
- 人为终止
终止流程
- os调终止原语
- 根据标识符照付该进程
- 终止进程及子孙进程
- 会还资源给系统
- 将此pcb从队列中移除
进程同步(低级的进程通讯)
- 信号量机制：整型信号量，记录型信号量，and型信号量，信号量集
- 管程机制：管理共享资源的一个模块，将进程同步实现集中管理，而不是每个进程都去实现它，供进程调用。访问共享资源只能通过管程，管程同步执行，不能跟进程并发，管程定义了一些数据结构，还有一些更改共享数据的方法
进程通讯
- 进程同步时候的通讯，数据量太少，不方便
- 通过进程共享空间去通讯，需要用户大量编程
- 基于共享存储区通讯 ，需要用户大量编程
- 消息机制：格式化的消息，使用简单
- 管道通信：一段读，一端写，每次一定数量的数据（4KB），要等读完或写完再发或读下一次数据，同步的
线程
线程通讯
- 共享
- 管程
线程同步
- 信号量
处理机
处理机调度
- 带权周转时间：周转时间/服务时间，时间过长，表名改进程没有得到cpu的大力支持，到达时间过长
调度算法
- fcfs ：先来的进程先处理
- 短作业：服务时间短的先处理
- 静态优先权：静态分配优先权
- 动态优先权：动态分配优先权
- 高响应比：短作业+动态优先权
- 时间片轮转：时间片大小很重要
- 多级反馈调度：动态优先级+时间片轮转（优先级高的时间片小，下个时间片，进程优先级减一）
处理机死锁
存储器管理
设备管理
设备控制器
- 设备是通过设备控制器跟cpu交互
- 可以同时管理多个设备，有多个设备接口
- cpu跟设备控制器通过数据总线（数据线、地址线、控制线）
- 有状态寄存器、数据寄存器、差错控制器
- 设备控制器和设备是通过通道传输
I/O控制方式
- 从处理机驱动到终端驱动，DMA驱动，越来越不依赖于处理机，让处理机脱离繁杂的io事物
缓冲管理
IO软件
驱动程序
- IO进程和设备控制器中间的程序
磁盘存储器管理
文件系统
操作系统接口
- 接口类型：用户接口（联机接口，脱机接接口）、程序接口、网络用户接口
- 系统调用
- 中断和陷入