linux操作系统进程的深度学习

1.冯诺依曼计算机体系结构

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输入单元:包括键盘, 鼠标,扫描仪, 写板等
中央处理器(CPU):含有运算器和控制器等
输出单元:显示器,打印机等

这里的存储器指的是内存

不考虑缓存情况,这里的CPU能且只能对内存进行读写,不能访问外设(输入或输出设备)

外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据,也只能写入内存或者从内存中读取。

一句话,所有设备都只能直接和内存打交道。

2.操作系统(Operator System)

概念:是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境,它是计算机系统中最基本的系统软件。

笼统的理解,操作系统包括:

内核(进程管理,内存管理,文件管理,驱动管理)

其他程序(例如函数库,shell程序等等)

设计OS的目的:

与硬件交互,管理所有的软硬件资源

为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境

3.系统调用和库函数

在开发角度,操作系统对外会表现为一个整体,但是会暴露自己的部分接口,供上层开发使用,这部分 由操作系统提供的接口,叫做系统调用。

系统调用在使用上,功能比较基础,对用户的要求相对也比较高,所以,有心的开发者可以对部分系统 调用进行适度封装,从而形成库,有了库,就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

4.进程

课本概念:程序的一个执行实例,正在执行的程序等

内核观点:担当分配系统资源(CPU时间,内存)的实体。

4.1 描述进程-PCB

进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中,可以理解为进程属性的集合。 课本上称之为PCB(process control block),Linux操作系统下的PCB是: task_struct

换而言之,task_struct是PCB的一种

在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。 task_struct是Linux内核的一种数据结构,它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。

task_ struct内容包含如下

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标示符: 描述本进程的唯一标示符,用来区别其他进程。
状态: 任务状态,退出代码,退出信号等。
优先级: 相对于其他进程的优先级。
程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针,还有和其他进程共享的内存块的指针
上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子,要加图CPU,寄存器]。
I/O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表。
记账信息: 可能包括处理器时间总和,使用的时钟数总和,时间限制,记账号等。
其他信息

4.2 组织进程

可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。

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