计算机系统概述

• 特征

  • 并发和并行：解释一：并行是指两个或多个事务在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生；解释二：并行是指不同实体上的多个事件，并发是指同一实体上的多个事件；解释三：并行是指在多个处理器上同时执行多个任务，并发是指在一台处理器上同时处理多个任务。所以并发的目的是充分的利用处理器的每一个核，已达到最高的处理性能

  • 操作系统中的并发和并行；并行，指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行，所以无论是在宏观上还是在微观上来看，二者都是一起执行的

    
    
    并行

    • 并发：是指同一时刻只有一条指令执行，但有多条指令在交替执行，所以在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。

    • 区别：并行在多处理器系统中存在，而并发可以在单处理器和多处理器系统中都存在，并发能够在单处理器系统中存在是因为并发是并行的假象，并行要求程序能够同时执行多个操作，而并发只是要求程序假装同时执行多个操作（每个小时间片执行一个操作，多个操作快速切换执行）。

    • 当有多个线程在操作时，如果系统只有一个 CPU，则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程，它只能把 CPU 运行时间划分成若干个时间段，再将时间段分配给各个线程执行，在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于挂起状态.这种方式我们称之为并发（Concurrent）。
      当系统有一个以上 CPU 时，则线程的操作有可能非并发。当一个 CPU 执行一个线程时，另一个 CPU 可以执行另一个线程，两个线程互不抢占 CPU 资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行（Parallel）。

• 共享：为什么需要共享：比如说有一台打印机，a先使用，b也使用这台打印机，这时b就会被block

-cpu状态：用户态和核心态，核心态相当于一个保护的作用，用户态可以修改例如时间甚至寄存器中的信息，核心态就可以起到保护的作用。用户态不可以直接访问核心态，用户态必须通过访管指令、中断或异常来访问核心态。

• 操作系统内核
  • 时钟管理：计时，进程切换（时间片轮转调度）
  • 中断机制：一个高优先级的进程突然进来，这是就要把低优先级的给中断掉
  • 原语：一些不可中断的；比如说PV操作：PV操作是一种实现进程互斥与同步的有效方法。PV操作与信号量的处理相关，P表示通过的意思，V表示释放的意思。PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。
  • 系统中的数据结构及处理 ：进程管理，存储器管理，设备管理
• 体系结构：类似于中央是否集中权利进行管理
  • 大内核体系结构：集权程度高就是大内核操作
  • 微内核体系结构：放权程度高就是微内核操作

什么是操作系统？主要功能是什么？

• 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效的组织多道程序运行的系统软件，是用户和计算机之间的接口。
• 主要功能包括：存储器管理、处理器管理、设备管理、文件管理以及用户接口管理。

操作系统中存储器管理的主要功能是什么？什么叫虚拟存储器？

• 存储器的主要功能有：内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充；

• 内存分配（分区、段、页）

  
  
  连续分区两种方式对比.png
• 内碎片：进程所占用的分区内部未被利用的空间
• 外碎片：各进程之间难以被利用的空闲区间
• 内存分配策略：

  • 固定分区的两种策略：

    
    
    内存分配策略.png

• 可变分区的四种策略：

  
  
  内存分配策略.png

理解重定位

什么是物理地址：内存地址，绝对地址，实地址；

什么是逻辑地址：相对地址，虚地址；

地址映射（地址重地位）：逻辑地址 -> 物理地址

两种重定位的对比