操作系统

为什么要有操作系统？

计算机时一个十分复杂的系统，又cpu、内存、磁盘、IO设备、网络接口等等复杂的硬件组成，人的精力是有限的，不可能了解所有的硬件接口，但是程序可以。

所以我们在计算机上安装了一层软件（程序），称为所作系统

概念

操作系统是软硬件之间的起桥梁作用的一个庞大的程序

内核

内核时操作系统的核心，它是用来帮助操作系统管理硬件资源的。

应用程序只需要关系与内核的交互，不用关系硬件的细节

内核的能力：

1.进程调度：管理进程、线程、决定那个进程、线程使用CPU

2.内存管理：决定内存的分配和回收

3.提供文件系统：inode、block

4.管理硬件设备：为进程和硬件设备之间提供通信能力

5.内核空间，只有内核程序可以访问

6.用户空间，专门给应用程序使用

cpu有两种状态，用户态和内核态

库函数和系统调用

库函数

把常用的一些函数放在一个库里面（文件），提供给不同的人调用（lib）

系统调用

内核的入口，可以完成用户态到内核态的切换（因为只有内核态才能管理硬件资源）

当应用程序使用系统调用的时候，会产生一个中断，cpu中段当前执行的用户程序，跳转到中断处理程序，也就是开始执行内核程序。内核处理完成后，主动触发中断，把cpu的执行权交回给用户程序

虚拟内存地址

每个进程都会有自己的虚拟内存地址，操作系统会提供一种虚拟地址和物理地址的映射机制，将虚拟地址映射为真实的物理地址，这种内存管理方式，被称为虚拟内存

程序和进程

程序

使用编程语言编写的代码经过预处理、编译、汇编、连接处理后得到的计算机可以理解和执行的指令叫做程序

进程

运行起来的程序叫做进程，时操作系统进行资源分配和程序调度的基本单位

并发

微观上串行，宏观上并行（点时间串行，段时间并行）

我们知道cpu的io速度远远大于磁盘的io速度，当进程读取数据的时候，cpu不需要阻塞等待数据的返回，可以去执行其他的进程，等到磁盘中数据返回时，给cpu发送中断，cpu出行回来执行

因为cpu与磁盘速度差距特别大，这句造成了宏观上多个进程在同时运行