操作系统
计算机启动流程:
执行BIOS（写在ROM里）
BIOS 检查计算机硬件（内存、显卡等自检）-->没有问题则下一步，调用磁盘的0号扇的内容（把0号扇区调用到内存RAM里）-->MBR（主引导记录）（512B 446B+硬盘分区表）
引论
1. 操作系统的定义
基本功能:
(1). 人机交互界面
(2). 资源管理
资源管理：
| 计算机系统组成 | OS功能模块 |
|---|---|
| 软件资源 | 文件管理 |
| 存储器 | 存储管理 |
| 外部设备 | 设备管理 |
| 处理器 | 处理器和进程管理 |
| 运行任务控制 | 作业管理 |
如何记忆：上学背着书包(存储管理)，书包里有各种书（文件管理)和笔袋中的文具（设备管理），你的脑袋处理总体（处理器和进程原理），每天你需要完成各种各样的作业（作业管理）
文件管理：文件存储空间管理、目录管理、文件独写管理和存取控制、软件管理
存储管理：存储分配和回收、存储保护、地址映射、内存扩充
设备管理：设备操作、设备独立性(I/O)
处理器管理：处理器资源的分配调度等功能
作业管理：作业调度
2. 操作系统的形成与发展
通道技术和中断技术
通道：
是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输
中断：
接到外部信号，立即终止原来的工作，转去处理这一外来事件。处理完后，主机又回到原来工作点继续工作。
管理程序：
向用户提供多个共享资源来运行他们的程序；帮助操作员控制用户程序的执行和管理计算机的部分资源
特点：程序员与操作员分开，操作员通过命令与计算机交互
多道程序设计：
多道：内存中同时存放几个作业；
特征
宏观上并行：都处于运行，但都未运行完-->让多个任务在计算机中同时运行（宏观）
微观上串行：各作业交替使用CPU
特点
操作系统的分类：
以下是常见的操作系统分类及对应的典型示例，涵盖单用户、批处理、实时、分时、网络、分布式和嵌入式系统：
1. 单用户操作系统（Single-User OS）
- 定义：同一时间仅支持一个用户操作，通常用于个人计算机。
-
常见示例：
- Windows 10/11（家庭版）
- macOS（非服务器版）
- MS-DOS
2. 批处理操作系统（Batch Processing OS）
- 定义：将多个任务打包成“作业”批量执行，无需用户交互，适合重复性任务。
-
常见示例：
- IBM OS/360（早期大型机系统）
- UNIVAC EXEC 8（历史批处理系统）
- 现代脚本批处理工具（如 Windows 的
.bat或 Linux 的cron任务）
3. 实时操作系统（Real-Time OS, RTOS）
- 定义：严格保证任务在截止时间内完成，分硬实时（绝对容错）和软实时（允许延迟）。
-
常见示例：
- VxWorks（航天、工业控制，如火星探测器）
- QNX（汽车、医疗设备，如黑莓车载系统）
- FreeRTOS（嵌入式设备，如智能家居硬件）
4. 分时操作系统（Time-Sharing OS）
- 定义：通过时间片轮转支持多用户/多任务并发，用户感知为“独占”资源。 （同时性，独立性，交互性，及时性）
-
常见示例：
- UNIX/Linux（如 Ubuntu、CentOS）
- Windows Server（支持多用户远程桌面）
- Multics（历史分时系统，现代 OS 的前身）
5. 网络操作系统（Network OS）
- 定义：专为网络资源共享设计，提供文件/打印机共享、用户管理等功能。
-
常见示例：
- Windows Server（Active Directory 域服务）
- Novell NetWare（早期企业级网络系统）
- Linux + Samba（实现 Windows 文件共享协议）
6. 分布式操作系统（Distributed OS）
- 定义：将多台计算机虚拟化为单一系统，透明管理资源。
-
常见示例：
- Amoeba（学术研究用分布式系统）
- Plan9（贝尔实验室开发，强调分布式计算）
- Google Borg（内部集群管理系统，类似 Kubernetes 前身）
7. 嵌入式操作系统（Embedded OS）
- 定义：专为嵌入式设备设计，轻量级、低功耗、实时性要求高。
-
常见示例：
- Android（基于 Linux，用于智能手机）
- Embedded Linux（如路由器用的 OpenWRT）
- RT-Thread（国产物联网操作系统）
补充说明
- 重叠性：某些系统可能跨多类（如 Windows Server 既是分时也是网络操作系统）。
- 现代趋势：云计算推动分布式和网络操作系统的融合（如 Kubernetes 管理分布式集群）。
总结：
进程与线程
进程的组成：（存在易忘点：PCB）
程序：进程-->完整的程序、一部分程序；
数据集合：运行需要的数据、工作区域；
进程控制块（PCB）：描述和标志进程（创建进程时，建立PCB；完成任务被撤销时，撤销PCB）PCB与进程一一对应 易忘
进程的三种基本状态
就绪，执行，阻塞
线程与进程的关系：
线程和进程虽然是不同的概念，但它们之间有着紧密的联系，主要体现在以下几个方面：
1. 线程依赖于进程
- 线程是进程的一部分，一个进程至少有一个线程（主线程），也可以有多个线程。
- 线程不能独立存在，必须运行在某个进程的上下文中。
2. 共享与独立资源
- 共享资源：同一进程的所有线程共享进程的代码段、数据段、堆、打开的文件、信号处理等。
- 独立资源：每个线程有自己的栈、寄存器、程序计数器（PC）和线程局部存储（TLS）。
3. 协作完成任务
- 进程通常用于隔离不同的任务（如浏览器不同标签页），而线程用于提高并发执行效率（如多线程下载、并行计算）。
- 线程比进程更轻量，适合需要频繁切换的任务（如Web服务器处理多个请求）。
4. 通信方式不同
- 进程间通信（IPC）：需要管道、消息队列、共享内存、信号量等机制，开销较大。
- 线程间通信：直接读写共享变量（需同步机制如互斥锁、信号量），效率更高。
5. 生命周期关系
- 进程终止时，所有线程都会被销毁。
- 线程崩溃可能导致整个进程崩溃（如访问非法内存）。
类比理解
- 进程 = 公司（独立法人，有自己的资金、办公场所）。
- 线程 = 公司员工（共享公司资源，但各自独立工作）。
- 一本书和不同故事线的思路
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