操作系统知识点

计算机整体上由硬件和软件构成，硬件包括处理器，存储器，输入输出设备，软件有系统软件，支撑软件和应用软件。

系统软件就是这里的操作系统，操作系统是硬件和软件之间的桥梁，他隐蔽了硬件结构的复杂性，扩展了CPU指令集，提供通用的操作接口给上层的软件。

操作系统对系统资源进行管理和控制，通过复用，虚拟和抽象解决物理资源数量不足和资源易用性问题。复用分为时分复用：处理器在不同的时间段可以属于不同的进程，空分复用：内存地址和存储空间可以共享的进行使用。虚拟技术使得进程运行时就像自己拥有独立的设备一样，SPOOLING技术，进程将打印工作交给虚拟打印机，然后就不管了，由SPOOLING自己调用打印机完成，只要打印工作完成，在进程看来就是独立占用打印机了。抽象：就是操作系统提供硬件的调用接口，实现功能。

操作系统主要有三个抽象：进程抽象，虚存抽象，文件抽象。

进程是对进入内存的执行程序在处理器操作的状态集的抽象，主要刻画程序并发性，解决资源共享性。多道程序系统都是都建立在进程上。

进程（资源分配的基本单位）具有几个特性：

动态性，进程是程序在数据集合上的一次执行过程。
并发性：多个进程执行在时间上可重叠，在单处理器系统可并发执行。
独立性：进程是操作系统中的一个独立实体，有自己的虚存空间、程序计数器和内部状态。
制约性：共享资源协同工作产生相互制约关系。
共享性：同一程序运行于不同数据集合上构成的不同进程

线程是减少程序并发执行的时空开销，是系统调用和分配的基本单位。（把进程的独立分配资源和被调度分派执行分离开）

快速线程切换 ：多线程切换只需要改变堆栈和 寄存器，地址空间不变。
通信易于实现：自动共享进程内存和文件，自由访问全局数据实现数据共享。
减少管理开销：创建线程和撤销工作比进程少得多，无需分配存储空间和各种资源。
并发程度高：充分发挥处理器和设备并行工作能力。

复用技术和虚拟技术催生多道程序系统，用进程来刻画程序的并发性。

由于程序的并发，使得多个进程之间会有竞争和协作的关系。竞争就是在互斥资源的使用上，多个进程之间会相互竞争得到资源。会产生死锁（所有的都在等待资源）和饥饿现象（一直得不到资源）。

使用多个进程来完成一项工作，这些进程间就是协作关系，他们安排执行的先后顺序互相制约。

临界区的管理：软件实现，硬件实现。信号量和pv操作解决并发进程竞争，和协作问题。

死锁产生必要条件：

1 ）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。

　　2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。

　　3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。

　　4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源

进程间的通信：信号通信，管道通信，共享内存，信号量和PV操作，消息传递

读书笔记《操作系统教程第五版》