操作系统学习笔记

1.操作系统是什么？

操作系统是一种软件，是用于连接应用程序和计算机硬件的软件。应用程序通过操作系统的提供的系统调用来与计算机硬件打交道。用户通过操作系统来使用计算机（命令、图形界面、应用程序）。操作系统负责管理计算机硬件资源，如CPU时间片的分配，内存，磁盘，文件和终端。

2.学习操作系统学习什么？

操作系统的启动过程.

计算机通电启动后首先执行BIOS。BIOS会进行硬件检查磁盘，内存，CPU等，如果没有问题则开始将操作系统载入内存。载入后开始执行操作系统的代码。

shell

shell不断等待用户输入命令，接收到命令后进行执行。

系统调用

应用程序如何使用系统调用的。
linux中分为用户态和内核态，内核态即为操作系统的代码和数据。用户态的程序不能访问内核态的代码和数据。需要通过系统调用来访问计算机资源等。系统调用具体通过int 0x80中断的方式进行。
常见的系统调用

image.png

从两个方面学习操作系统

一是进程：CPU如何进行进程调度，死锁问题，内存管理
二是文件：IO管理，磁盘管理

操作系统的发展

单道批处理系统->多道批处理系统->分时系统，实时系统

3.多进程图像

操作系统的作用是管理计算机硬件。CPU是一种计算机硬件，所以也需要操作系统来管理。要管理CPU首先要知道CPU是如何工作的。CPU的工作方式是取指执行。

那么最简单的管理CPU方式是直接将PC指向程序的起始位置，CPU开始取指执行，这样CPU就工作起来了。但当遇到IO操作时，CPU需要等待。由于IO操作比CPU运行速度慢几个数量级，导致CPU利用率下降。由此引入并发执行的概念。程序A执行IO操作时，CPU去执行程序2，进行程序切换，取指执行。这里便引入了进程的概念：进程是运行中的程序，在计算机系统用PCB描述。

进程切换

schedule() {
  pNew = getNext(ReadyQueue);  //选择要运行的进程，涉及“进程调度"算法
  switch_to(pCur,pNew);        //保存现场：复制cpu到pcbCur；准备运行：复制pNew到cpu
}

内存管理

多个进程同时在内存中执行，如何做到不相互影响数据？
地址空间分离，映射表