一、定义

操作系统是一组做计算机资源管理的软件的统称。操作系统是软件、硬件、用户之间交互的媒介。
目前常见的操作系统有：Windows系列、Unix系列、Linux系列、OSX系列、Android系列、iOS系列、鸿蒙等。

二、操作系统的定位

系统调用： 操作系统给应用程序提供的API。比如有个程序想操作一下硬件设备，就需要先通过系统调用把操作命令告诉给系统内核，内核调用驱动程序，进一步操作硬件设备。
操作系统内核： 包含了操作系统的核心功能。对计算机做资源管理，对下要管理硬件设备；对上要给软件提供稳定的运行环境。
驱动程序： 硬件设备的种类繁多，厂商各异。所以硬件厂商在开发硬件的同时会提供驱动，电脑安装了对应驱动才能让系统正确识别硬件设备。

平时所说的操作系统相当于是系统调用、操作系统内核、驱动程序三部分~

操作系统有两个基本功能：
1）防止硬件被时空的应用程序滥用；
2）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。

三、进程/任务 (Process/Task)

3.1 定义

每个应用程序运行于现代操作系统之上时，操作系统会提供一种抽象，好像系统上只有这个程序在运行，所有的硬件资源都被这个程序在使用。这种假象是通过抽象了一个进程的概念来完成的，进程可以说是计算机科学中最重要和最成功的概念之一。

进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，换言之，可以把进程看作程序的一次运行过程；同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

ctrl + alt + delete => 任务管理器可以查看进程

在电脑上躺着一个idea.exe可执行程序，但是此时咱们没有去运行它（双击就运行）没运行的就不是进程！（没跑起来的叫作程序）

补充：
1）因为进程是操作系统资源分配的基本单位，所以每个进程都对应一些资源。电脑卡或不卡，和你的硬盘上的东西多不多并没有直接关系。

2）作业(job)：job这个术语比进程更抽象一层，你可以说process是job的一种具体实现，但job不一定都是process

3.2 进程的管理

3.3 进程控制块 (PCB Process Control Block)

此篇我们通用“进程”来描述，但实际上“线程”是操作系统调度执行的基本单位！这里都认为进程里只有一个线程

PCB里面有哪些描述了进程的特征呢？
1.pid：进程的身份标识符（唯一的数字）。
2.内存指针：指向自己的内存。
3.文件描述符表：硬盘上的文件等其他资源。（2、3描述了进程持有哪些硬件资源）
4. 进程调度相关的属性：（下面第“四”章再提）

PCB里包含的属性是非常非常多的！上述这些都是核心的属性。

四、CPU分配：进程调度 (Process Scheduling)

进程有上百个，那么CPU有几个呢？1个？其实不是~ 咱们现在的CPU都是多核CPU：

有8核16线程的情况，即CPU8个核心，而每个核心又能一个顶俩（超线程技术）。这种情况视为16核就行了~
为了便于讨论和理解，我们大部分的场景下假设是单CPU单核的计算机。

硬件资源中，内存、硬盘、网卡都好分配，但是CPU的资源不好分配。所以操作系统里面有一个重要的模块：调度器！就负责让有限的CPU来调度执行这么多的进程~~

狼多肉少，所以操作系统对CPU资源的分配，采用的是时间模式 —— 不同的进程在不同的时间段去使用CPU资源。这些进程是希望能够“同时运行”“分时复用”！！！

并行和并发都是内核负责处理的，应用程序 / 程序猿感知不到，因此往往把并行和并发统称为并发！
未来除非显式声明，否则谈到并发，就是指并行＋并发~~

五、内存分配：内存管理 (Memory Manage)

操作系统对内存资源的分配，采用的是空间模式 —— 不同进程使用内存中的不同区域，互相之间不会干扰。

内存（物理上是个内存条）可以存很多数据：

程序中获取到的内存地址，并非是真实的物理内存地址，而是经过一层抽象虚拟出来的地址，即虚拟地址空间！！！
C语言和C++都学习过指针，这里的内存地址就是虚拟的内存地址，并非真实的物理内存地址。
内存可以想象成是一个大走廊，走廊非常长，有很多房间，每个房间大小1Byte，每个房间还有编号，从0开始依次累加，这个内存编号就是“地址”，这个地址也就认为是“物理地址”。

内存有个了不起的特性：随机访问，即访问内存上的任意地址的数据，速度都极快，时间上都差不多。正是由于这个特点，数组取下标操作是O(1)~

如果直接分配物理地址：

代码相安无事还好，但是若代码出现bug，影响可能会非常严重：可能导致访问的内存越界，明明是进程一的bug却把进程二给搞坏了！很可能就会你写个程序一运行，你的chrome崩溃了，或者你的qq崩溃了…

针对进程使用的内存空间进行“隔离”，引入了虚拟地址空间！代码里不再直接使用真实的物理地址了，而是使用虚拟的地址，由操作系统和专门的硬件设备负责进行虚拟地址到物理地址的转换！

虚拟地址空间，主要就是为了避免进程之间相互产生影响~~

六、进程间通信 (Inter Process Communication)

如上所述，进程是操作系统进行资源分配的最小单位，这意味着各个进程互相之间是无法感受到对方存在的，这就是操作系统抽象出进程这一概念的初衷，这样便带来了进程之间互相具备“隔离性 (Isolation)”。
但现代的应用，要完成一个复杂的业务需求，往往无法通过一个进程独立完成，总是需要进程和进程进行配合地达到应用的目的，如此，进程之间就需要有进行“信息交换”的需求。进程间通信的需求就应运而生。

进程间通信的实现方式有很多，但是核心思路是一致的：需要搞一个多个进程都能访问到的“公共空间”，基于这个公共空间来进行交互数据即可。

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