计算机操作系统知识点总结（有这⼀篇就够了）
⼀、操作系统概述
1.1 操作系统的定义与⽬标
定义：操作系统是控制管理计算机系统的硬软件，分配调度资源的系统软件。
⽬标：⽅便性，有效性（提⾼系统资源的利⽤率、提⾼系统的吞吐量），可扩充性，开放性。
1.2 操作系统的基本功能
1. 统⼀管理计算机资源：处理器资源，IO设备资源，存储器资源，⽂件资源;
2. 实现了对计算机资源的抽象：IO设备管理软件提供读写接⼝，⽂件管理软件提供操作⽂件接;
3. 提供了⽤户与计算机之间的接⼝：GUI（图形⽤户界⾯），命令形式，系统调⽤形式。
1.3 操作系统的特征
最基本的特征，互为存在条件：并发，共享；
（1）并⾏：指两个或多个事件可以在同⼀个时刻发⽣，多核CPU可以实现并⾏，⼀个cpu同⼀时刻只有⼀个程序在运⾏；
（2）并发：指两个或多个事件可以在同⼀个时间间隔发⽣，⽤户看起来是每个程序都在运⾏，实际上是每个程序都交替执⾏。
（3）共享性：操作系统的中资源可供多个并发的程序共同使⽤，这种形式称之为资源共享。
互斥共享：当资源被程序占⽤时，其它想使⽤的程序只能等待。
同时访问：某种资源并发的被多个程序访问。
虚拟和异步特性前提是具有并发性。
（4）虚拟性：表现为把⼀个物理实体转变为若⼲个逻辑实体。
时分复⽤技术：资源在时间上进⾏复⽤，不同程序并发使⽤，多道程序分时使⽤计算机的硬件资源，提⾼资源的利⽤率。
空分复⽤技术：⽤来实现虚拟磁盘（物理磁盘虚拟为逻辑磁盘，电脑上的C盘、D盘等）、虚拟内存（在逻辑上扩⼤程序的存储容量）等，提⾼资源的利⽤率，提⾼编程效率。
（5）异步性：在多道程序环境下，允许多个进程并发执⾏，但由于资源等因素的限制，使进程的执⾏以“停停⾛⾛”的⽅式运⾏，⽽且每个进程执⾏的情况（运⾏、暂停、速度、完成）也是未知的。
1.4 操作系统的中断处理
中断机制的作⽤：为了在多道批处理系统中让⽤户进⾏交互；
中断产⽣：
发⽣中断时，CPU⽴马切换到管态，开展管理⼯作；（管态⼜叫特权态，系统态或核⼼态，是操作系统管理的程序执⾏时，机器所处的状态。）
发⽣中断后，当前运⾏的进程回暂停运⾏，由操作系统内核对中断进⾏处理；
对于不同的中断信号，会进⾏不同的处理。
中断的分类：
1. 内中断（也叫“异常”、“例外”、“陷⼊”）------- 信号来源：CPU内部，与当前执⾏指令有关；
2. 外中断（中断）----------信号来源：CPU外部，与当前执⾏指令⽆关。
外中断的处理过程：
1. 每执⾏完⼀个指令后，CPU都需要检查当前是否有外部中断 信号；
2. 如果检查到外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境（如程序状态字PSW，程序计数器PC、各种通⽤寄存器）把他们存储
在PCB（进程控制块中）；
3. 根据中断信号类型转⼊相应的中断处理程序；
4. 恢复原进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续执⾏。
⼆、进程管理
2.1 进程管理之进程实体
为什么需要进程：
1. 进程是系统进⾏资源分配和调度的基本单位；
2. 进程作为程序独⽴运⾏的载体保障程序正常执⾏；
3. 进程的存在使得操作系统资源的利⽤率⼤幅提升。+
进程控制块（PCB）：⽤于描述和控制进程运⾏的通⽤数据结构，记录进程当前状态和控制进程运⾏的全部信息，是进程存在的唯⼀标识。进程（Process）与线程（Thread）：
线程：操作系统进⾏**运⾏调度的最⼩单位**。
进程：系统进⾏**资源分配和调度的基本单位**。
区别与联系：
1. ⼀个进程可以有⼀个或多个线程；
2. 线程包含在进程之中，是进程中实际运⾏⼯作的单位；
3. 进程的线程共享进程资源；
4. ⼀个进程可以并发多个线程，每个线程执⾏不同的任务。
2.2 进程管理之五状态模型
就绪状态：其它资源（进程控制块、内存、栈空间、堆空间等）都准备好、只差CPU的状态。
  执⾏状态：进程获得CPU，其程序正在执⾏。
  阻塞状态：进程因某种原因放弃CPU的状态，阻塞进程以队列的形式放置。
  创建状态：创建进程时拥有PCB但其它资源尚未就绪。
一个线程可以包含多个进程
  终⽌状态：进程结束由系统清理或者归还PCB的状态。
2.3 进程管理之进程同步
⽣产者-消费者问题：有⼀⽣产者进程在⽣产产品，并将这些产品提供给消费者进程进⾏消费，⽣产者进程和消费者进程可以并发执⾏，在两者之间设置了⼀个具有n个缓冲区的缓冲池，⽣产者进程需要将所⽣产的产品放到缓冲区中（+1操作），消费者进程可以从缓冲区取⾛产品消费（-1操作）。
产⽣问题：当两者并发执⾏时可能出差错，导致预期的结果与真实的结果不相符：当执⾏⽣产者+1和消费者-1操作之后，缓冲区的值从10变为了11。
哲学家进餐问题：有5个哲学家，他们的⽣活⽅式是交替的思考和进餐，哲学家们共同使⽤⼀张圆桌，分别坐在5张椅⼦上，圆桌上有5只碗和5只筷⼦。平时哲学家们只进⾏思考，饥饿时则试图取靠近他们的左右两只筷⼦，只有两只筷⼦都被拿到的时候才能进餐，否则等待，进餐完毕后，放下左右筷⼦进⾏思考。
这会导致以下的问题，筷⼦就相当于临界资源：
临界资源指的是⼀些虽作为共享资源却⼜⽆法同时被多个线程共同访问的共享资源。当有进程在使⽤临界资源时，其他进程必须依据操作系统的同步机制等待占⽤进程释放该共享资源才可重新竞争使⽤共享资源。
进程同步的作⽤：对竞争资源在多进程间进⾏使⽤次序的协调，使得并发执⾏的多个进程之间可以有效使⽤资源和相互合作。
进程间同步的四原则：
1. 空闲让进：资源⽆占⽤，允许使⽤；
2. 忙则等待：资源被占⽤，请求进程等待；
3. 有限等待：保证有限等待时间能够使⽤资源；
4. 让权等待：等待时，进程需要让出CPU。
2.3.1进程同步的⽅法（重要）

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