操作系统解析

Posted 2021-06-15 秃头小宝儿

操作系统

• 1.冯诺依曼体系结构
• • 面试题：内存VS磁盘
• ２.操作系统（Operator System）
• • （１）概念
  • （２）设计OS的目的
• ３.进程
• • （１）进程的认识
  • （２）时间片
  • （３）面试题： 并发与并行
  • （４）内核态与用户态
  • （５）进程的状态

1.冯诺依曼体系结构

• 输入单元：包括键盘，鼠标，扫描仪，写板等
• 中央处理器（CPU）：含有运算器和控制器等
• 输出单元：显示器，打印机等

面试题：内存VS磁盘

１.内存一般比较小，磁盘比较大。
２.造价不同，内存造价比较贵，磁盘便宜。
３.内存是以纳秒级别读写速度、磁盘读写单位为微秒；内存的操作速度比磁盘快。
４.内存不能进行持久化，磁盘可以持久化。
注意事项：
输入设备、输出设备和CPU不能直接交互，他们需要通过中介也就是存储来进行交换。

２.操作系统（Operator System）

（１）概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统（OS）。笼统的理解，操作系统包括：

• 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
• 其他程序（例如函数库，shell程序等等）

（２）设计OS的目的

１.与硬件交互，管理所有的软硬件资源（对内且对下）
２.为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境（对外且对上）

３.进程

（１）进程的认识

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程（process）。
进程是组成操作系统的基本单位，正在执行的程序，它是分配系统资源（CPU时间、内存）的实体，是具有动态特性的。

注意：　进程和可执行文件的关系：当把一个可执行文件加载到内存当中，运行起来之后可执行文件就变成了一个进程。

进程的组成：

１.PID（每次启动都是不一样的）
2.状态（新建、就绪、运行中、终止、阻塞（等待））
3.优先级
4.一组指针（资源）
5.记账信息（解决资源分配不均的问题）
6.上下文（当没有时间片这时候需要保持状态等待下次执行，这个暂存状态和后面的运行状态就是一个上下文）

（２）时间片

操作系统（如Windows、Linux）的任务调度是采用时间片轮转的抢占式调度方式，也就是说一个任务执行一小段时间后强制暂停去执行下一个任务，每个任务轮流执行。
　　任务执行的一小段时间叫做时间片，任务正在执行时的状态叫运行状态，任务执行一段时间后强制暂停去执行下一个任务，被暂停的任务就处于就绪状态等待下一个属于它的时间片的到来。

（３）面试题： 并发与并行

• 并发编程：所有程序轮流执行任务。（宏观上来看是同时执行的，而微观上来看是轮流执行的）。
• 并行编程：所有程序同时执行任务。

（４）内核态与用户态

• 操作系统内核作为直接控制硬件设备的底层软件，权限最高，称为内核态，或核心态。
• 用户程序的权限最低，称为用户态。

（５）进程的状态

• 就绪：进程处于可运行的状态，只是CPU时间片还没有轮转到该进程，则该进程处于就绪状态。
• 运行：进程处于可运行的状态，且CPU时间片轮转到该进程，该进程正在执行代码，则该进程处于运行 状态。
• 阻塞：进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。