现代操作系统读书笔记讲述.docx

第一章：引论 操作系统是运行在内核态的软件，为程序猿提供资源集抽象以及管理硬件 1.1.2 主要任务：记录那个程序在用什么资源，管理资源分配，评估使用代价，调节冲突 1.3.1 1.操作系统必须知道所有的寄存器，以便中断时保存进度 2.用户程序在用户态运行时，仅允许执行至灵级的一个子集，一般不能调用IO和内 存保护指令 3.陷阱： a. 用于执行系统调用 b. 多数由硬件引起，用于警告异常 4.超线程：无并行处理，线程切换纳秒级 1.3.2存储器 1. 寄存器（和CPU一样快）-》高速缓存（多级缓存）-》主存（RAM ROM EEROM 闪存） 1.3.3 上下文切换：多道程序系统中从一个程序切换到另一个程序 1.3.5 1. 设备驱动程序：控制IO设备，与控制器对话并收发命令 2. 设备存储器：映射到操作空间 A．优点：不需要特定IO指令 B．缺点：占地址空间（8088） 3. 实现输入输出的方法： A． 忙等待：设备驱动循环检查IO B． 操作完成时中断 C． 使用特殊的直接存储器访问芯片DMA 1.3.6 1. USB：通用串行总线，键盘鼠标等慢速设备 1.3.7启动 1. 加电-》BIOS检查硬件-》BIOS查询启动设备（设备第一扇区用启动签名才可以作为启动设备）-》硬盘第一区（MBR），分区表，超级块等 1.5.1进程 1. 本质：正在执行的程序的实例，地址空间（core image 进程可读写，有数据和堆栈）。 2. 相关：资源集（寄存器，报警，文件清单等） 3. 容许运行一个程序所需要所有信息的容器 4. UID与GID 1.5.3 1. IO设备的分类： A．块设备：硬盘，可随机读取 B．字符特殊文件：键盘鼠标 2．管道：虚文件，连接进程 1.6系统调用 1. 用户程序与操作系统交互：处理抽象 2. 能进入内核的过程调用 用户态切换到核心态三种方法：中断，异常，系统调用 3.TRAP指令：副作用切换到内核态 1.7.3微内核 1. 高可靠性，把操作系统划分成小的，定义良好的模块，只有微内核运行在内核，其他 是普通用户程序 2. 设备驱动：崩溃不会导致系统死机 3. 机制与策略分离 第二章：进程与线程 2.1进程模型 1. 多道程序设计：CPU在多个程序之间快速切换 2. UNIX: 开始是相同，之后不同。Windows：一直不同。 3. 进程退出的原因： 1. 正常退出； 2. 出错退出；（异常处理） 3. 严重错误；（非法指令，引用错误内存，除零错误） 4. 被杀死 4. 进程层次 Windows: 没有层次的概念，所有进程地位相同 Linux：进程及进程的子女们组成进程组 5. 进程的三种状态： 1. 运行态（实际占用CPU） 2. 就绪态（可运行） 3. 阻塞态（等待外部事件） 6. 进程表：储存进程状态（程序计数器，堆栈指针，内存分配状况，打开的文件状态。账号等） 7. 中断向量：与每一个IO类关联 1. 中断发生时，中断硬件程序将进程表中的重要数据压入堆栈，计算机跳到中断向量的地址 2. 汇编语言设置新的堆栈（无法用C语言这类高级语言来描述） 8. 多道程序设计 1. 假设一个进程等待IO与停留在CPU的时间比为p，n个进程时，CPU使用率为 使用率 = 1 – p^n 2.2线程（ HYPERLINK /way_testlife/archive/2011/04/16/2018312.html /way_testlife/archive/2011/04/16/2018312.html 进程与线程） 1. 定义：传统操作系统中，每个进程有一个地址空间和一个控制线程 2. 线程将应用程序分解成可以并行运行的多个顺序线程 3. 使用多线程的原因： 1. 并行实体共享同一个地址空间和所有可用数据的能力 2. 线程更轻量级，所以他们比进程更快创建和撤销 3. 同时需要大量IO和CPU计算时，多线程允许多个活动彼此重叠进行，从而加快执行速度 4. 多核系统中，多线程可以真正实现并行 5. 例子：多线程/单线程web服务器 1. 第三种设计（有限状态机： 并行，非阻塞系统调用，【中断】）：唯一的线程对请求进行考察，如果需要IO，则启动一个非阻塞IO，服务器在表格里记录当前请求，然后处理下一个事项。 6. 线程模型 1. 进程：集中程序运行的相关资源（地址空间，全局变量等） 2. 线程：程序计数器，寄存器，堆栈，共享的地址空间，多个线程的执行能力。 7. 线程之间没有保护： 1. 不可能 2. 不需要（线程之间是合作关系） 8. 每个线程都有