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Operating System

操作系统的三座大山

  • 虚拟化（virtualization） cpu 内存
  • 并发（concurrency） cpu
  • 持久性（persistence） 内存 硬盘

Operating System 看起来不知所云，为什么名称中会有 Operating 呢，叫 System 好像更合适一些。这是因为计算机不是直接从石头里蹦出来的，在计算机使用穿孔纸带进行存储的年代，并没有足够的硬件来运行操作系统，记录在纸带上的程序也不能自动更换，这时候需要专业的人来进行程序的运行管理，而这个职位叫 Operator。

操作系统的具体工作

它取得 CPU、 内存或磁盘等物理资源 （resources），并对它们进行虚拟化（virtualize）。它处理与并发（concurrency）有关的麻烦且棘手的问题。它持久地（persistently）存储文件，从而使它们长期安全。

程序加载

操作系统必须做的准备工作：

  • 将代码和静态数据读取到内存(惰性加载)
  • 创建并初始化栈(stack)
  • 执行I/O相关配置(比如默认文件描述符)
  • 将PC计数器设置为程序地址让程序运行

进程状态

操作系统为正在运行的程序提供的抽象，就是所谓的进程(process)

  • 运行(running) 正在处理器上运行
  • 就绪(ready) 进程已经准备好了，但还没运行
  • 阻塞(blocked) 执行某些不需要cpu的慢速操作，比如磁盘I/O或等待网络数据包，完成后转为就绪

在操作系统和计算机架构中，当一个中断（interrupt）或异常（exception）发生时，系统会保存当前的处理器状态，这被称为“陷阱帧”（Trap Frame）。陷阱帧用于在中断处理结束后恢复原始的执行状态，确保程序能从中断或异常发生之前的地方继续执行。

家庭作业

在随机情况下，SWITCH_ON_IO、IO_RUN_IMMEDIATE 的硬件利会明显优于其他选项，在中等随机程度上性能最佳

  • SWITCH_ON_IO, the system will switch when a process issues an IO

  • SWITCH_ON_END, the system will only switch when the current process is done

  • IO_RUN_IMMEDIATE: switch to this process right now

  • IO_RUN_LATER: switch to this process when it is natural to