- 認識馮諾依曼系統
- 操作系統概念與定位
- 深?理解進程概念，了解PCB
- 學習進程狀態，學會創建進程，掌握僵?進程和孤?進程，及其形成原因和危害
1. 馮諾依曼體系結構
我們常?的計算機，如筆記本。我們不常?的計算機，如服務器，?部分都遵守馮諾依曼體系。
截??前，我們所認識的計算機，都是由?個個的硬件組件組成
- 輸?單元：包括鍵盤, ?標，掃描儀, 寫板等
- 中央處理器(CPU)：含有運算器和控制器等
- 輸出單元：顯?器，打印機等
關于馮諾依曼，必須強調?點：
- 這?的存儲器指的是內存
- 不考慮緩存情況，這?的CPU能且只能對內存進?讀寫，不能訪問外設(輸?或輸出設備)
- 外設(輸?或輸出設備)要輸?或者輸出數據，也只能寫?內存或者從內存中讀取。
- ?句話，所有設備都只能直接和內存打交道。
對馮諾依曼的理解，不能停留在概念上，要深?到對軟件數據流理解上，請解釋，從你登錄
上qq開始和某位朋友聊天開始，數據的流動過程。
?2. 操作系統(Operator System)
以是什么，為什么，怎么辦，三個方面講解
2-1 什么是操作系統
書上：任何計算機系統都包含?個基本的程序集合，稱為操作系統(OS)。
籠統的理解，操作系統包括：
- 內核（進程管理，內存管理，?件管理，驅動管理）
- 其他程序（例如函數庫，shell程序等等）
操作系統就是：一個基本的程序集合，是進行軟硬件管理的軟件。
大家都知道，安卓手機就是由Linux寫的，那他的系統是怎么來的，和電腦的全都不一樣嗎，
并不是，手機他只改變了外殼，內核還是那些。
2-2 設計OS為了什么
- ?對下，與硬件交互，管理所有的軟硬件資源
-
對上，為??程序（應?程序）提供?個良好的執?環境
圖片解釋
1.軟硬件體系結構層狀結構
證明操作系統是高內聚低耦合，例如，臺式電腦，有這不同廠商的東西共同組織成，不會因為不是一家產的而停止工作
2.訪問操作系統，必須使用系統調用--其實就是函數，只不過是系統提供的
不能越級訪問
3.我們的程序，只要你判斷出它訪問了硬件，那么它必須貫穿整個軟硬件體系結構!
例如，寫printf，是指令吧，到最后顯示在顯示屏上。
4.庫可能在底層封裝了系統調用
2-3 理解操作系統
操作系統在硬件和用戶之間的關系：學生、輔導員、校長
比喻背景
將計算機系統類比為一所學校，硬件是學校的物理設施（如教室、圖書館、實驗室），用戶是學校外的社會需求方（如家長、企業），而操作系統則是學校內部的管理體系。
- 學生：代表用戶程序或應用程序（如瀏覽器、游戲、辦公軟件）。
- 輔導員：代表操作系統內核（負責直接管理資源和調度）。
1. 學生（用戶程序）
- 職責：完成具體任務（如學習、實驗、活動）。
- 需求：需要資源（CPU時間、內存、磁盤空間、網絡帶寬）。
- 限制：不能直接操作硬件，必須通過輔導員（內核）申請資源。
例子：
- 學生A（瀏覽器程序）需要進入實驗室（CPU）做實驗（渲染網頁），必須向輔導員申請實驗室的使用權。
- 學生B（游戲程序）需要圖書館（內存）借書（加載游戲數據），需遵守輔導員制定的借閱規則。
2. 輔導員（操作系統內核）
職責：
- 資源分配：管理CPU、內存、外設等資源，按規則分配給不同學生（進程）。
- 調度協調：決定哪個學生先使用實驗室（CPU時間片輪轉）。
- 沖突解決：處理多個學生爭奪同一資源的情況（如死鎖避免）。
- 安全管理：防止學生越權操作（如非法訪問其他學生的作業目錄）。
未命名文檔 4.pdf
30.05MB
例子：
- 進程調度：輔導員（內核）使用時間片輪轉算法，讓學生A（瀏覽器）和學生B（游戲）輪流使用實驗室（CPU）。
- 內存管理：輔導員記錄每個學生借了多少本書（內存分配），超量時拒絕新請求（內存不足錯誤）。
- 權限控制：學生C（惡意程序）試圖闖入校長辦公室（系統文件），輔導員攔截并終止其權限。
3. 校長（系統策略）
職責：
- 制定規則：定義資源分配策略（如優先級、公平性）。
- 全局管理：規劃學校整體資源（如新增教室、升級實驗室）。
- 安全策略：規定哪些學生可以訪問敏感區域（如系統文件）。
- 應急處理：處理全校性危機（如停電、硬件故障）。
例子：
優先級策略：校長規定“科研項目（系統進程）”優先使用實驗室（CPU）。
資源擴容：校長決定擴建圖書館（增加內存容量）以滿足更多學生需求。
權限管理：校長禁止普通學生進入檔案室（root目錄），僅允許管理員（root用戶）訪問。
結合來看
- 學生申請資源：學生D（視頻編輯軟件）需要高性能實驗室（CPU核心）和大量書籍（內存）。輔導員根據校長制定的優先級規則，分配資源并監控使用情況。
- 資源沖突：學生E（下載程序）和學生F（在線會議軟件）同時申請網絡帶寬。輔導員按“實時任務優先”策略，優先分配帶寬給學生F。
- 異常處理：實驗室突然停電（硬件故障），校長啟動備用電源（容錯機制），輔導員重新調度學生任務。
比喻總結
角色?? ?對應對象?? ?核心職責
學生?? ?用戶程序/應用程序?? ?執行具體任務，依賴資源分配
輔導員?? ?操作系統內核?? ?直接管理資源，調度進程，確保安全
校長?? ?系統策略/管理層?? ?制定規則，全局規劃，處理系統級問題
研究 CSMSF)
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