🐬一. 操作系统

🍦1. 操作系统是什么？

操作系统是一组做计算机资源管理的软件的统称

🍨2. 操作系统的两个核心功能：

防止硬件被时空的应用程序滥用；（对下，要管理各种硬件设备）
向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而又通常大相径庭的低级硬件设备。（对上，要给各种软件提供稳定的运行环境）

🍧3. 操作系统软硬件结构图

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操作系统内核是操作系统最核心的功能部分
系统调用：操作系统给应用程序提供的 API 接口，就比如你想往控制台打印一个 " hello " 这个过程你需要调用 printf.(库函数) 内部就要调用操作系统提供的系统调用 write，调用 write 就会进入到内核来执行，内核的话就要进一步的控制硬件，完成输出过程
当我们使用系统调用进入操作系统内核的时候，就会涉及到用户态到内核态之间的切换，由于内核只有一个，应用程序有很多，这些程序都需要靠我们的这个操作系统内核来提供工作支持，很可能就要排队等待
驱动程序：软件，是由硬件厂商提供的软件程序，直接和硬件设备打交道（硬件一般都会提供一些 " 寄存器 "），驱动程序相当于在硬件和内核之间来了一层转换

🐋二. 进程

📙1. 什么是进程/任务（Process/Task）?

一个程序，运行起来，完成一系列任务的模样

注：

进程和程序(可执行文件)之间的区别

打开任务管理器，里面的 QQ 是跑起来的模板，这是一个进程，是动态的，被加载到内存中的

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在我们的电脑中找到 QQ 文件安装的位置，找到 Bin 目录里的 QQ.exe 文件，这是一个可执行文件，是静态的，躺在硬盘上的

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一个可执行文件，是 " 静态的 " ，当我们双击运行的时候，操作系统就会把这个可执行文件中的关键信息加载到内存中，并且开始运行里面的代码，就形成了一个进程.

📘2. 进程管理

一个操作系统上，同时跑着这么多进程，就需要操作系统来安排他们

结构体：进程管理是操作系统内核的功能，操作系统又是 C 语言实现的，C 语言的结构体就是低配的类.

📗3. PCB（进程控制块）

就是一个结构体，这个结构体里就包含了一些表示进程的核心信息

PCB 里面都有啥信息？

1. 进程的身份标识 pid (学号)

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1. 内存指针

内存指针就描述了：该进程的内存中哪些部分是指令，哪些部分是数据

1. 文件描述表

表示了当前进程都打开了哪些文件

内存指针和文件描述表描述了进程持有哪些系统的资源，也认为进程是操作系统中 " 资源分配 " 的基本单位

📕4. 进程的调度

进程里有一组比较关键的属性，用来实现进程的调度

进程状态的优先级
进程的状态
进程的记账信息
进程的上下文

本质问题：当前计算机，CPU 是有限的，但是进程数量是比较多的，例如 CPU 核心数只有 6 核，进程数量非常多，几十个，几百个，这就形成了狼多肉少的局面，操作系统是要做到尽可能的公平，让每个狼都有吃肉的机会，就需要进行调度

那么如何调度呢？轮流吃！

并发式执行：宏观上同时执行，微观上不是同时执行

并行式执行：宏观上同时执行，微观上也是同时执行

实际开发中，并不会对这俩概念做明确的区分，往往使用 " 并发 " 概括表示 " 并发 " 和 " 并行 " 。–> " 并发编程 "

进程状态的优先级：安排时间表的时候先排谁，后排谁。

进程的状态：安排时间表的时候要考虑到每个人当前特定的情况。

进程的记账信息：安排时间表的时候，就要考虑到一些历史记录，操作系统在安排进程的时候，也会记录每个进程以往在 CPU 上执行的时间，如果发现某个进程被安排的太少，就会适当的调整策略。（不一定是以执行指令为单位，也可能是以执行的指令数为单位）

进程的上下文：对于进程来说，上下文，具体指的就是 CPU 里的一堆寄存器里的值，上下文就会在进程被切出 CPU 的时候，把寄存器的状态保存到 PCB里(内存)，下次进程回到 CPU 上就把 PCB 里的上下文读取出来，恢复到 CPU 寄存器中。

📒5. 进程的虚拟地址空间

每个进程都希望用自己的内存，互相不干扰，但是在 C语言中有一个操作，叫做指针解引用，解引用的时候需要保证这个指针里面包含的地址，指向的是我们弄的合法地址，但是指针也可能指向错误，把别的进程弄挂了，这种行为就会让整个操作系统都很不稳定（操作系统要给应用程序提供稳定的运行环境）。

为了让各个进程之间不要相互干扰,操作系统就引入了 “虚拟地址空间” 这样的概念，每个进程都只能访问到自己的地址空间,相互之间不会有影响了，哪怕你指针指错，操作系统也能及时发现,不会影响到其他的进程，就算出问题,问题也被限制到进程的内部了。

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比如进程3里面，*p = xxx，p 成了野指针指到错误的地址上了，进行操作 p 指向的内存的时候需要进过 MMU 进行映射，MMU 就知道当前访问的是一个有问题的地址，于是就会向操作系统告状，有进程访问内存错了，操作系统就会给对应的进程发一个 " 信号 "(这个信号的默认处理行为就是让程序终止运行)，告诉他你的内存访问出错。