计算机是如何工作的

计算机是如何工作的

操作系统

对上：要管理好各种硬件设备
对下：要给软件提供稳定的运行环境

操作系统是个很复杂的软件，其中有一个和我们密切相关的模块，叫做进程管理~

进程

进程（process）/ 任务（task）
一个运行起来的程序就是一个进程

打开任务管理器，就可以看到你的进程有多少个，这里有121个进程，进程多了，就需要进程管理：所谓进程管理，其实就是分两步：
1.描述一个进程：使用结构体/类，把一个进程有哪些信息，表示出来
2.组织这些进程：使用一定的数据结构，把这些结构体/对象，放到一起

进程的结构体

结构体就是PCB（process control block），linux组织若干个进程：就是使用双向链表来把每个进程的PCB给串起来。

所谓的“创建进程”，就是先 创建出 PCB，然后把 PCB 加到双向链表中。
所谓的“销毁进程”，就是找到链表上的PCB，并且从链表上移除。
所谓的“查看任务管理器”，就是遍历链表，依次取出 链表的每个PCB，再去取出相关资料。
我们的很多代码，最终都是会落在数据结构上。

PCB的属性

• pid
  每个进程需要唯一的身份标识。可以说是进程的身份证号。其目的：就是为了区分进程。
• 内存指针
  指当前这个进程，使用的是内存的哪一部分，进程要跑起来，就需要消耗一定的硬件资源，比如内存，进程运行的时候，使用了哪些内存上的资源
• 文件描述符表
  

进程是操作系统进行资源分配的基本单位

CPU分配—进程调度

系统运行起来有接近200个进程，但是电脑的CPU就6核12线程（6个干活的人，干12个人的事情），那这么多任务是怎么一起执行的？所以就有了进程调度：就是让有限的核心，能够同时执行很多任务

并行与并发

• 并行：同一时刻，两个核心，同时执行两个进程，此时这两个进程就是并行执行的
• 并发：一个核心，先执行进程1，执行一会后，再去执行进程2，再执行一会后，再去执行进程3，此时只要这里的切换速度足够快，看起来，进程1，2，3就是“同时”执行

此时，就可以同时执行200个任务了，通过并行+并发的方式来完成，完全是操作系统自发来控制，程序猿感知不到，所以很多时候把并行+并发统称为并发，当并发程度更高了，就可以称为高并发（比如1个核心执行1w个任务）

内存分配–内存管理

操作系统对内存资源的分配，采用的是空间模式 —— 不同进程使用内存中的不同区域，互相之间不会干扰.

进程间通信(Inter Process Communication)

如上所述，进程是操作系统进行资源分配的最小单位，这意味着各个进程互相之间是无法感受到对方存在的，这就是操作系统抽象出进程这一概念的初衷，这样便带来了进程之间互相具备”隔离性(Isolation）“。
但现代的应用，要完成一个复杂的业务需求，往往无法通过一个进程独立完成，总是需要进程和进程进行配合地达到应用的目的，如此，进程之间就需要有进行“信息交换“的需求。进程间通信的需求就应运而生。
目前，主流操作系统提供的进程通信机制有如下：

1. 管道
2. 共享内存
3. 文件
4. 网络
5. 信号量
6. 信号

其中，网络是一种相对特殊的 IPC 机制，它除了支持同主机两个进程间通信，还支持同一网络内部非同一主机上的进程间进行通信。