操作系统详解

Posted 2022-08-06 yangduoduo

进程

什么是进程？

正在运行的一个过程或者说一个任务，程序的运行过程，由操作系统操控调用交于CPU运行

单核：CUP同一时间只能干一个活

多核：同一时间段做多个任务

进程的理论：

      串行: 所有的任务一个一个的完成.

      并发: 一个cpu完成多个任务.看起来像是同时完成.

      并行: 多个cpu执行多个任务,真正的同时完成.

      阻塞: cpu遇到IO就是阻塞.

      非阻塞: 没有IO,就叫非阻塞.

进程的创建：

                 一个子进程必须依赖于一个主进程才可以开启.

         一个主进程可以开启多个子进程.

         unix: fork创建子进程.

         unix(linux,mac): 创建一个子进程会完完全全复制一个主进程所有的资源,初始资源不变.

         windows:  操作系统调用CreateProcess 处理进程的创建.

         windows:创建一个子进程,会copy主进程所有的资源,但是会改变一些资源.

程序

程序：一堆静态的代码文件

一个程序能否开启多个进程? 可以

需要强调的是：同一个程序执行两次，那也是两个进程，比如打开暴风影音，虽然都是同一个软件，但是一个可以播放蜡笔小新，一个可以播放樱桃小丸子。

举例：

想象一位有一手好厨艺的计算机科学家小冯正在为他的女儿元昊烘制生日蛋糕。

他有做生日蛋糕的食谱，

厨房里有所需的原料:面粉、鸡蛋、韭菜，蒜泥等。

在这个比喻中：

? 做蛋糕的食谱就是程序(即用适当形式描述的算法)

? 计算机科学家就是处理器(cpu)

? 而做蛋糕的各种原料就是输入数据。

进程就是厨师阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。

现在假设计算机科学家小冯的儿子alex哭着跑了进来，说：XXXXXXXXXXXXXX。

科学家小冯想了想，处理儿子alex蛰伤的任务比给女儿元昊做蛋糕的任务更重要，于是

计算机科学家就记录下他照着食谱做到哪儿了(保存进程的当前状态)，然后拿出一本急救手册，按照其中的指示处理蛰伤。这里，我们看到处理机从一个进程(做蛋糕)切换到另一个高优先级的进程(实施医疗救治)，每个进程拥有各自的程序(食谱和急救手册)。当蜜蜂蛰伤处理完之后，这位计算机科学家又回来做蛋糕，从他
离开时的那一步继续做下去。

并发与并行

无论是并行还是并发，在用户看来都是‘同时‘运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已，真正干活的是cpu，cpu来做这些任务，而一个cpu同一时刻只能执行一个任务

一 并发：是伪并行，即看起来是同时运行。单个cpu+多道技术就可以实现并发，（并行也属于并发）

二 并行：同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行

单核下，可以利用多道技术，多个核，每个核也都可以利用多道技术（多道技术是针对单核而言的）

有四个核，六个任务，这样同一时间有四个任务被执行，假设分别被分配给了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，

一旦任务1遇到I/O就被迫中断执行，此时任务5就拿到cpu1的时间片去执行，这就是单核下的多道技术

而一旦任务1的I/O结束了，操作系统会重新调用它(需知进程的调度、分配给哪个cpu运行，由操作系统说了算)，可能被分配给四个cpu中的任意一个去执行

所有现代计算机经常会在同一时间做很多件事，一个用户的PC（无论是单cpu还是多cpu），都可以同时运行多个任务（一个任务可以理解为一个进程）。

　　　　启动一个进程来杀毒（360软件）

　　　　启动一个进程来看电影（暴风影音）

　　　　启动一个进程来聊天（腾讯QQ）

所有的这些进程都需被管理，于是一个支持多进程的多道程序系统是至关重要的

多道技术概念回顾：内存中同时存入多道（多个）程序，cpu从一个进程快速切换到另外一个，使每个进程各自运行几十或几百毫秒，这样，虽然在某一个瞬间，一个cpu只能执行一个任务，但在1秒内，cpu却可以运行多个进程，这就给人产生了并行的错觉，即伪并发，以此来区分多处理器操作系统的真正硬件并行（多个cpu共享同一个物理内存）