操作系统概述

• 操作系统是控制软件，管理应用程序；为应用程序提供服务（IO、声卡、网卡 服务）；杀死应用程序
• 完成三类抽象

 

进程的抽象提高了CPU利用率的问题，文件的抽象提供持久化存储介质的数据资源的访问的便利性，地址空间解决了物理内存的利用率。

• 内核是重点 包括cpu调度器（进程 线程相关） 物理内存管理 虚拟内存管理 文件管理系统 中断处理和设备驱动
• kernel 的特征 ： 1.并发 一段时间内多个程序同时运行    一个时间点上多个程序同时运行叫并行  2.共享 实现互斥访问，同一个时间点一个资源只有一个用户可以访问到   3.虚拟 硬件虚拟化 如上图中所说的三个抽象 4.异步 程序的运行并非一贯到底，而是走走停停，向前推进的速度不可知。
• 同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)。同步，就是调用某个东西是，调用方得等待这个调用返回结果才能继续往后执行。异步调用方不会立刻得到结果，而是在调用发出后调用者可用继续执行后续操作，被调用者通过状体来通知调用者，或者通过回掉函数来处理这个调用

OS与程序和外设进行交互 面向外设 叫IO、中断 面向应用程序 叫系统调用、异常 

• 系统调用 system call  应用程序主动向操作系统发出服务请求 异步或同步
• 异常 非法指令或者其他坏的处理状态（内存出错） exception 应用程序意想不到的行为 同步
• 中断 来源于外设 interrupt  eg. keyboard mouse 来自不同的硬件设备的计时器和网络中断 异步事件 对用户透明

应用程序不直接访问外设、硬件，OS提供统一接口

• 函数调用 在一个栈内完成参数传递和结果返回 系统调用需要内核态和用户态的切换，执行需要堆栈的切换

连续内存分配

•  分配策略 首次分配 按地址排序的空闲块分配 最优适配算法 按尺寸排序的空闲块列表 找到最小的可用空闲块  最差适配算法 按尺寸排列的空闲块列表 找到最大的可用块  容易产生外部碎片 分配单元间的未使用内存 内存利用率低
• 对产生的碎片处理 压缩式碎片整理 “里面的往里走走” 开销 频繁进行内存拷贝  ； 交换式碎片整理 运行的程序需要更多的内存，将等待的程序内存回收

非连续内存分配

       分段 分页 由硬件实现

 虚拟内存

• 程序规模增长远快于存储器容量的增长速度
• 基于局部性原理：局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。