进程--Process

进程的定义

  1. 是一个在运行的程序
  2. 是一个容纳运行一个程序所需要的所有信息的容器

进程表--Process table

  • 存储进程的信息

  • PCB--Process control block

    • UID

    • PID

    • GID

进程树--Process Tree

父进程和子进程

IPC：协作(cooperate)和同步(synchronize)进程的通信称为进程间通信（IPC--Inter Process Connect）。

地址空间--Address Space

  1. 一个进程不能看到其他进程的地址空间
  2. 同样的地址指针在不同的进程里会指向不同的内存
  3. 可以动态地改变映射

进程和程序的不同之处

  1. 进程是动态的，程序是静态的。一个进程有一个确定的生命周期，一个程序是一个指令的集合体
  2. 一个程序可以同时对应多个进程，通过多个进程来实现一个进程，但是一个进程只能对应一个程序
  3. 除了程序代码外，进程还包含运行程序所需的资源。

文件

  1. 文件系统--file system
  2. 目录--directory
  3. 路径--path name
  4. 根目录--root directory：是目录 分级的最高端
  5. 工作目录--working directory(PWD)：每一个进程有一个当前的工作目录

文件描述符--File descriptor

  • 一个小的整型数字
  • 在可移动介质中装入文件系统。

保护

  • 操作系统的任务：保证文件对于有权限的使用者是可访问的

Shell

  • Shell是一个让使用者能够去接入操作系统服务的一个接口

系统调用

是运行中的程序和操作系统间的接口

比较重要的系统调用

windows系统调用的特点

  1. 程序往往是事件驱动的 event-driven
  2. Unix和windows系统调用几乎是一一对应的，但是名字不同 one-to-one relationship
  3. Windows使用Win32 API去取得OS的服务
  4. Win32 API调用的数量十分巨大，但是不是所有都在内核模式下运行

操作系统结构

  1. 单体结构--Monolithic System

    • 所有的操作系统的操作被放入一个单独的文件中

    • 操作系统是过程的集合，每一个都可调用其他的

  2. 层次式结构--Layered System

    • 操作系统被组织为进程层的层次结构
    • The operating system is organized as a hierarchy of layers of processes

  3. 微内核--Microkernels

    • 将操作系统分成多个模块，只有一个以内核模式运行，其他的以使用者模式运行
    • 尽可能少地投入到内核模式中，可以提高系统的稳定性

  4. 客户端-服务器模式--Client-Server Model

    • 包含两类进程：服务器和客户端。
    • 服务器和客户端之间的通信是通过消息传递完成的。
    • 它是一种可用于单个机器或机器网络的抽象

  5. 虚拟机--Virtual Machine

    • 操作系统是提供多道程序设计的分时系统；VM监视器是裸硬件的精确副本，

    问题

    1. What are the major tasks of an OS?

      1. 通过资源管理，提高系统的使用效率；
      2. 改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。

    2. What is multiprogramming?

      多道程序设计是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。

      when the system is booted, many processes are running simultaneously, e.g., QQ, WeChat, etc.

    3. A computer has a pipeline with 4 stages. Each stage takes the same time to do its work, namely 1 nsec. How many instructions per second can this machine execute?

    100000000 - 4 + 1

    1. What is the purpose of a “system call” in an OS?

      使得用户可以使用操作系统提供的有关设备管理、输入/输入系统、文件系统和进程控制、通信以及存储管理 资源等方面的功能

    2. What are monolithic system and microkernel?

    3. What is a process?

      • A program in execution

      • A container that include the information to run a program