文章目录

操作系统
- 1.操作系统的定位
- 2.进程
- - 2.1 PCB的一些属性
  - 2.3 进程调度相关属性：
本文小结

操作系统

操作系统是一个软件

用途：管理

1.对下：管理硬键设备

2.对上 : 为软件提供稳定的运行环境

进一步来说：操作系统是软件硬件用户之间交互的媒介 .

我们最熟悉的操作系统就是我们的Windows ，因为我们的电脑差不多都是这系统，除了 windows 还有 Linux 关于 Linux 算是我们的必须要掌握的系统了，它特别适合我们进行开发和项目部署.

另外还有土豪标配的苹果电脑使用的系统Map

另外小扩充一下： Android 本质上就是我们的Linux , ios 和 Map 同宗同源.

下面来看一下我们的操作系统的定位：

1.操作系统的定位

在这里插入图片描述

之前说过操作系统做两件事

一：管理硬件设备（看的到摸得到好理解）

二：为软件提供稳定的运行环境，这句话想要理解就不得不谈到操作系统的进程管理。

下面就来学习一下啥是进程

2.进程

进程：简单来说就是一个跑起来的程序，就是一个进程

这里我们就启动了idea ，此时他就相当于一个进程。

在这里插入图片描述

下面我们就来看一下我的电脑有哪些进程

在这里插入图片描述

重点：进程是操作系统资源分配的基本单位

在这里插入图片描述

这里就对进程有了基本的了解，但还不够，下面我们继续.

进程是一个重要的 资源管理 ，是由操作系统内核负责管理的。

那么操作系统是如何管理的呢？

答案：描述 + 组织

描述：主要是讲清楚都有那些属性和特征。

这里使用结构体(c语言的结构体) 来描述进程属性 , 另外用来描述进程的这个结构体，被称为 PCB ( process control block - 进程控制块进程控制块)

组织：通过一定的数据结构将多个这样的基本单位给串起来。

组织使用的数据结构是双向链表，用双向链表键多个PCB 给串到一起。

创建一个进程，本质上就是船舰一个 PCB 这样的结构体对象，把它插入到链表中。

销毁一个进程，本质上就是把链表上的PCB 节点删除掉

任务管理器查看到的进程列表，本质上就是遍历整个PCB链表.

下面来了解一下进程(PCB) 的一些属性/ 特征：

2.1 PCB的一些属性

1.pid进程的身份标识符 (唯一的数字)

在这里插入图片描述

这里通过任务管理器同样是可以看到的

这些进程的 pid 可以说是进程的身份证号。其目的：就是为了区分进程。

2.内存指针：

操作系统会给我们的进程分配一定的系统资源，这里最主要的就是内存，内存指针就相当于划分了边界，表明了这一块内存是我们的，相当于国家与国家的边界。

3.文件描述符表：

硬盘上的文件等其他资源

这里内存指针和文件描述符表就描述了进程持有了那些硬件资源。

补充 :

这里我们的硬盘资源，内存，硬盘网卡都比较好分，但是 CPU资源就不好分，我们电脑上进程是有很多的，几百个，但CPU就只有那么几个(多核CPU)，

在这里插入图片描述

另外这里给不同进程安排时间就是进程调度，总的来说进程调度就是时间管理，这里根据上面的海王的例子来理解.

2.3 进程调度相关属性：

进程的状态：

这里的状态就描述了当前的进程接下来改如何去调度,。

三种重要状态

1.就绪状态

2.运行状态：正在CPU上执行的状态

就绪和运行很多操作系统都不会明确区分开来，所以可以看成一个，也可以分成两个。

3.阻塞/休眠 ,此时处于这种状态CPU就不会执行当前的进程

继续采用上面的海王例子，正常情况下，我们的时间安排的非常合理，我们能够让三个女朋友随叫随到，

但有一天女友B被他的父亲叫去管理公司产业 1个月，此时女友B是不是就处于了阻塞状态，我们就可以不用去安排陪她的时间了，也就不用去调度了，

如果进程处于阻塞状态那么此时的进程就可能再进行密集的IO操作读写操作。

优先级：

优先级也非常好理解：

举例：再高中我们都肯定都有喜欢的课程，那么是不是就会先去安排做那门课相关的作业，或多刷有关于这门课的题目，此时这门课的优先级友高

进程也一样，优先级高的就优先给他排给他资源，一些不那么重要的就最后排。

同样海王的例子也可以举例，比如我最喜欢女友C 谁叫人家身材好呢，那么我们是不是就可以优先将时间排给（星期一，星期二，星期三）女友C ，然后是（星期四，星期五）女友A ，最后是 B （星期六, 星期天）。

上下文 :

还是拿海王的例子来举例：

有一天女友A 与海王说下次见面我想要你给我买一个包包 , 此时我们答应了，

过了几天，我们陪女友C ，然后女友C 说下次见面想你带我去游乐场玩一天，此时我们也答应了，

但是因为有了两个请求一个买包包一个去游乐场玩，但是作为初级海王的我给弄叉了，把女友A带去了游乐场，把包包送给了女友C，此时不就露馅了吗，

高级的海王是不会有这种低级的错误的，他们都会有一个小本本，每次都会记录一下每次约会后的小细节，下次再约会的时候是不是就可以通过小本本快速恢复到之前的状态。

所以上下文总的来说就是操作系统再进行进程切换的时候，就需要把进程执行的 中间状态 记录下来，保存好

这里也可以理解未存档和读档，所以上下文本质上就是你存档的内容.

扩展：

更细节点来说进程的上下文就是CPU 中的各寄存器的值

寄存器： CPU内置的存储数据模块保存的就是程序运行过程中的中间结果，

保存上下文：就是把这些CPU 寄存器的值记录保存到内存中(PCB中)

回复上下文：就是把内存中的这些寄存器值恢复回去.

记账信息：

还是用我们的好朋友的例子：还是这个海王他已经与 ABC相处了一段时间。

他有一个小习惯，每隔一段时间做一个总结，统计一下，一个月内再每个人身上大概花费了多少精力。

假设 A 陪了 10 天， B陪了 5天， C 陪了 15天，那么他发现，这个月陪B的天数有点少了，下个月多陪陪她，防止人家的好感度降低最后不和我们谈了

这里就需要始终保持一个合适的尺度，不能太远也不能太近.

总的来说记账信息就是统计了每个进程，都分别被执行了多久，分别都执行了那些指令。分别都排队等了多久了…

这里记账信息就可以统计每个进程当前再CPU的资源，然后再根据这里面的统计结果，来去对那些分配特别少，特别不均衡的进程，再去做出一些补偿。

最后来看一下我们的内存管理：

上面我们一直将的进程调度，知道了进程调度主要是如何去将CPU资源分配给各个进程，但我们的电脑上除了CPU还有其他的资源，典型的就是我们的内存资源，那么内存资源又是如何进行分配的呢？这里就需要要学习一下我们的下一个话题虚拟地址空间

虚拟地址空间

在我们的程序中所获取都的内存地址，并非真实的物理内存的地址，而是经过一层抽象出来的地址

如果学过c语言的同学，肯定知道指针，指针所指向的内存地址就是虚拟的内存地址，并非真实的物理内存地址

这里补充一下内存是一个啥东西：

就拿我们的宿舍楼来举例，在宿舍楼的每一层会有很多的房间，每一个房间就是一个宿舍，每一个宿舍上面拥有房间编号，如 101 ， 102 等，我们通过这些编号快速定位到房间如外卖送饭上楼假设我在 9栋102，那么地址就可以添 9栋102那么就能直接送过里，这里的房间编号就相当于地址

内存：在物理上就是一个内存条，里面可以存很多数据

物理地址：
在这里插入图片描述

为啥使用虚拟地址空间 :

在这里插入图片描述

总结：虚拟地址空间，主要就是为了避免进程之间相互产生影响.

到这还没完，这里通过虚拟地址空间将进程进行了隔离，但是我们进程之间需要进行数据交互(相互配合) 呢？

这里就不好办了，这里我们就需要再隔离性的基础上，开一个口子。

这口子咋开呢？其实很简单，就那我们现在的外卖来说，因为我们的疫情吗，我们可以选择无接触拿外卖，相当于我们叫外卖小哥将我们的外卖送到一个指定的地方，我们自己去拿，这里指定的地方就是一块公共的空间，进程A可以将数据放在这里，等进程A放完，进程B就可以去拿，此时进程A和B就不用碰面也能拿到数据，这里就完成了交互过程，这样的操作就被称为进程间通信.

现在最主要使用的进程间通信方式，有两种：

1.文件操作：

2.网络操作：