【操作系统】概述
基本特征
1. 并发
并发是指宏观上在一段时间内能同时运行多个程序,而并行则指同一时刻能运行多个指令。
并行需要硬件支持,如多流水线、多核处理器或者分布式计算系统。
操作系统通过引入进程和线程,使得程序能够并发运行
2. 共享
共享是指系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。
有两种共享方式:互斥共享和同时共享。
互斥共享的资源称为临界资源,例如打印机等,在同一时刻只允许一个进程访问,需要用同步机制来实现互斥访问。
3. 虚拟
虚拟技术把一个物理实体转换为多个逻辑实体。
主要有两种虚拟技术:时(时间)分复用技术和空(空间)分复用技术。
多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术,让每个进程轮流占用处理器,每次只执行一小个时间片并快速切换。
虚拟内存使用了空分复用技术,它将物理内存抽象为地址空间,每个进程都有各自的地址空间。地址空间的页被映射到物理内存,地址空间的页并不需要全部在物理内存中,当使用到一个没有在物理内存的页时,执行页面置换算法,将该页置换到内存中。
4. 异步
异步指进程不是一次性执行完毕,而是走走停停,以不可知的速度向前推进
基本功能
1. 进程管理
进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等
2. 内存管理
内存分配、地址映射、内存保护与共享、虚拟内存等
3. 文件管理
文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护等
4. 设备管理
完成用户的 I/O 请求,方便用户使用各种设备,并提高设备的利用率。
主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理、虛拟设备等
系统调用
如果一个进程在用户态需要使用内核态的功能,就进行系统调用从而陷入内核,由操作系统代为完成

Linux 的系统调用主要有以下这些
| Task | Commands |
|---|---|
| 进程控制 | fork(); exit(); wait(); |
| 进程通信 | pipe(); shmget(); mmap(); |
| 文件操作 | open(); read(); write(); |
| 设备操作 | ioctl(); read(); write(); |
| 信息维护 | getpid(); alarm(); sleep(); |
| 安全 | chmod(); umask(); chown() |
中断分类
-
外中断
由 CPU 执行指令以外的事件引起,如 I/O 完成中断,表示设备输入/输出处理已经完成,处理器能够发送下一个输入/输出请求。此外还有时钟中断、控制台中断等。
-
异常
由 CPU 执行指令的内部事件引起,如非法操作码、地址越界、算术溢出等。
-
陷入
在用户程序中使用系统调用。
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