操作系统之基础篇(一)
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章节导学
操作系统的演进
多道程序设计
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早期批处理系统只能一次处理一个任务
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多道程序设计使得批处理系统可以一次处理多个任务
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多道程序设计是指在计算机内存中同时存放多个程序
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多道程序在计算机的管理程序之下相互穿插运行
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对多道程序的管理是操作系统的重要功能。
操作系统概览
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what&why
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操作系统的基本功能
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操作系统相关概念
What&Why
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操作系统是管理计算机硬件和软件资源的计算机程序
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管理配置内存、决定资源供需顺序、控制输入输出设备等
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操作系统提供让用户和系统交互的操作界面
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操作系统的种类是多种多样的，不局限于计算机
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从手机到超级计算机，操作系统可简单也可复杂
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在不同的设备上，操作系统可向用户呈现多种操作手段
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我们不可能直接操作计算机硬件
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设备种类繁多复杂，需要统一界面
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操作系统的简易性使得更多人能够使用计算机
操作系统的基本功能
操作系统相关概念
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并发性
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共享性
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虚拟性
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异步性
并发性
共享性
- 共享性表现为操作系统中的资源可供多个并发的程序共同使用
- 这种共同使用的形式称之为资源共享
虚拟性
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虚拟性表现为把一个物理实体转变为若干个逻辑实体
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物理实体是真实存在的，逻辑实体是虚拟的
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虚拟的技术主要有时分复用技术和空分复用技术
时分复用技术
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资源在时间上进行复用，不同程序并发使用
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多道程序分时使用计算机的硬件资源
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提高资源的利用率
异步性
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在多道程序环境下，允许多个进程并发执行
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进程在使用资源时可能需要等待或放弃
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进程的执行并不是一气呵成的，而是以走走停停的形式推进
进程管理
- 为什么需要进程
- 进程的实体
为什么需要进程
多道程序设计
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进程是系统进行资源分配和调度的基本单位
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进程作为程序独立运行的载体保障程序正常执行
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进程的存在使得操作系统资源的利用率大幅提升
进程的实体
- 主存中的进程形态
- 进程与线程
主存中的线程形态
进程控制块(PCB)
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用于描述和控制进程运行的通用数据结构
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记录进程当前状态和控制进程运行的全部信息
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PCB的使得进程是能够独立运行的基本单位
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PCB是操作系统进行调度经常会被读取的信息
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PCB是常驻内存的，存放在系统专门开辟的PCB区域内
进程与线程
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线程是操作系统进行运行调度的最小单位（进程是系统进行资源分配和调度的基本单位）
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包含在进程之中，是进程中实际运行工作的单位
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一个进程可以并发多个线程，每个线程执行不同的任务
进程的五状态模型
就绪状态
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当进程被分配到除CPU以外所有必要的资源后
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只要再获得CPU的使用权，就可以立即运行
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其他资源都准备好，只差CPU资源的状态为就绪状态
执行状态
- 进程获得CPU，其程序正在执行称为执行状态
- 在单处理机中，在某个时刻中只能有一个进程是处于执行状态
阻塞状态
- 进程因某种原因如：其他设备未就绪而无法继续执行
- 从而放弃CPU的状态称为阻塞状态
创建状态
终止状态
进程间的同步
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为什么需要进程间同步
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进程间同步的原则
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线程同步
为什么需要进程间同步
进程间同步的原则
线程同步
Linux的进程管理
- Linux进程的相关概念
- 操作Linux进程的相关命令
Linux进程的相关概念
- 进程的类型
- 进程的标记
进程的类型
前台进程
- 前台进程就是具有终端，可以和用户交互的进程
后台进程
- 与前台进程相对，没有占用终端的就是后台进程
- 后台程序基本不和用户交互，优先级比前台进程低
将需要执行的命令以"&"符号结束
守护进程
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守护(daemon)进程是特殊的后台进程
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很多守护进程在系统引导的时候启动，一直运行到系统关闭
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Linux有很多典型的守护进程
进程标记
- 进程ID
- 进程的状态标记
进程ID
- 进程ID是进程的唯一标记，每个进程拥有不同的ID
- 进程ID表现为一个非负整数，最大数由操作系统限定
- 父子进程关系可以通过pstree命令查看
操作Linux进程的相关命令
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ps命令
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top命令
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kill命令
创建状态
终止状态
进程间的同步
- 为什么需要进程间同步
- 进程间同步的原则
- 线程同步
为什么需要进程间同步
进程间同步的原则
线程同步
Linux的进程管理
- Linux进程的相关概念
- 操作Linux进程的相关命令
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