操作系统（王道）

1. 计算机系统概述

1.1 操作系统的基本概念

1.1.1 操作系统的概念，功能和目标

操作系统的层次结构：

操作系统的概念：

操作系统的功能：

1. 作为系统资源的管理者
   
2. 作为用户和计算机硬件之间的接口
   

用户接口：

图形用户界面：

目标：方便用户使用

3. 作为最接近硬件的层次

1.1.2 操作系统的特征（并发，共享，虚拟，异步）

并发

1.概念：

2.并发VS并行：

共享

1.概念：

2.并发与共享的关系：

虚拟

概念：

虚拟技术：

异步

概念：

总结

1.2 操作系统的发展与分类（手工=>个人计算机）

OS的发展与分类：

手工操作系统

单道批处理系统

多道批处理系统

为何多道处理系统能使资源利用率大幅提升？

若采用多道批处理系统：

分时操作系统

实时操作系统

总结

1.3 操作系统的运行机制与体系结构

OS的运行机制与体系结构知识总览：

1.3.1 操作系统的运行机制和体系结构（大小内核）

指令：处理器（CPU）能识别，执行的最基本命令

两种指令：

CPU 如何判断当前是否可以执行特权指令？

两种处理器状态：

两种程序：

总结：

体系结构

类比：

操作系统的内核：

概念：

大内核与微内核：

总结

1.3.2 中断与异常

中断机制的诞生

早期计算机一次最多只能执行一个程序：

为了解决上述问题，人们发明了操作系统(作为计算机的管理者)，引入中断机制，实现了多道程序并发执行
本质:发生中断就意味着需要操作系统介入，开展管理工作

中断的概念与作用

遗留问题：用户态和核心态是如何转换的？

答:
“用户态→核心态”是通过中断实现的。并且中断是唯一途径；
“核心态→用户态”的切换是通过执行一个特权指令，将程序状态字(PSW) 的标志位设置为“用户态”。

中断的分类

中断的分类：

另一种分类方式：

外中断的处理过程

执行过程：

总结

1.3.3 系统调用

什么是系统调用，有何作用？

操作，系统作为用户和计算机硬件之间的接口，需要向上提供一些简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口。其中，程序接口由一组系统调用组成。

应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统统一掌管，因此在用户程序中，凡是与资源有关的操作(如存储分配，I/0操作、 文件管理等)，都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性，防止用户进行非法操作。

系统调用的分类：

系统调用和库函数的区别

系统调用背后的过程

传递系统调用参数=>执行陷入指令(用户态) =>执行系统调用相应服务程序(核心态) =>返回用户程序

注意:
1. 陷入指令是在用户态执行的，执行陷入指令之后立即引发-一个内中断，从而CPU进入核心态

2.发出系统调用请求是在用户态，而对系统调用的相应处理在核心态下进行

3.陷入指令是唯一 一个只能在用户态执行，而不可在核心态执行的指令

总结

2. 进程管理

2.1 进程与线程

2.1.1 进程的定义，特征，组成，组织

单道处理：早期计算机只支持单道程序，即所有设备服务一条程序

程序段、数据段、PCB三部分组成了进程实体(进程映像)。一般情况下，我们把进程实体就简称为进程，
例如，所谓创建进程，实质.上是创建进程实体中的PCB;而撤销进程，实质上是撤销进程实体中的PCB。
注意: PCB是进程存在的唯一标志!

从不同的角度，进程可以有不同的定义，比较传统典型的定义有:

1. 进程是程序的一次执行过程。
2. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3. 进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一一个独立单位

强调“动态性”

引入进程实体的概念后，可把进程定义为:进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

注:严格来说，进程实体和进程并不一样，进程实体是静态的，进程则是动态的。不过，除非题目专门考察二者区别，否则可以认为进程实体就是进程。因此我们也可以说“进程由程序段、数据段、PCB三部
分组成”

进程的组成

进程由程序段、数据段、PCB三部分组成

PCB中包含的信息：

进程的组成：

进程的组织方式

进程的组织方式：

链接方式：

索引方式：

进程的特征

进程的特征：

注意：
动态性：进程的最基本特征
独立性：进程是系统进行资源分配、调度的独立单位
异步性：各进程以不可预知的速度向前推进，可能导致运行结果的不确定性

总结

2.1.2 进程的状态与转换

进程的状态

进程的三种基本状态：

注意：单核处理机环境下，每时刻最多只能有一个进程处于运行状态（双核可以同时有两个进程处于运行态）

进程的另外两种状态：

进程状态之间的转换

总结

2.1.3 原语实现对进程的控制

进程控制的定义与实现

进程控制：实现各个进程状态之间的转换

进程控制的实现：

原语：

进程控制相关的原语

学习技巧:进程控制会导致进程状态的转换。无论哪个原语，要做的无非三类事情: .

1. 更新PCB中的信息(如修改进程状态标志、将运行环境保存到PCB、从PCB恢复运行环境)
   a.所有的进程控制原语一定都会修改进程状态标志
   b.剥夺当前运行进程的CPU使用权必然需要保存其运行环境
   c.某进程开始运行前必然要恢复期运行环境

2. 将PCB插入合适的队列

3. 分配/回收资源

进程的创建：无=>创建态=>就绪态

进程的终止：就绪态/阻塞态/运行态=>终止态=>无

进程的阻塞：运行态=>阻塞态

进程的唤醒：阻塞态=>就绪态

注意：阻塞原语唤醒原语必须成对使用，因何事阻塞就应因何事唤醒。

进程的切换：运行态=>阻塞态/就绪态；就绪态=>运行态

总结

2.1.4 进程之间的通信

共享存储

共享存储：

管道通信

管道通信：

消息传递

总结

进程通信：

2.1.5 线程概念和多线程模型