Linux 作業系統的組成概述

2021-10-05 09:03:46 字數 2277 閱讀 7545

這篇部落格我們只從四個方面簡單概括得說作業系統的組成。這四個方面是計算機的基本組成、程序概論、記憶體管理和作業系統的發展。

一、計算機的基本組成

說到計算機的基本組成我們必須了解到乙個人馮諾依曼。他是第乙個提出當代計算機的體系架構,也是計算機之父。將他提出的體系架構稱為「馮諾依曼體系」。

1、馮諾依曼體系

就是將我們的計算機進行了乙個劃分。分為計算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置這五大部件。

(1)運算器:也叫算數邏輯單元,完成對資料的各種常規運算,如加減乘除,也包括邏輯運算,移位,比較等。

(2)控制器:它是整個計算機系統的控制中心,它指揮計算機各部分協調地工作,保證計算機按照預先規定的目標和步驟有條不紊地進行操作及處理。

(3)儲存器:儲存程式和各種資料。

(4) 輸入裝置:把人所熟悉的資訊如,,聲音,文字,轉換為計算機能夠識別的資訊儲存起來。

(5)輸出裝置:把計算機機能識別的資訊轉換為人能識別的資訊,進行呈現。

另外我們將計算機整體劃分為cpu、記憶體和 i/o裝置.

其中cpu中包含控制器和運算器,記憶體就是儲存器。 i/o裝置就是輸入裝置和輸出裝置,如:鍵盤、顯示器、滑鼠、硬碟、網絡卡。關係如下圖所示:

匯流排將這些裝置連線起來。匯流排又分為三種:

(1)資料匯流排:傳遞資料

(2)位址匯流排:定址的根數,決定了定址能力。

(3)控制匯流排:控制傳輸方向。

2、儲存器的分類

儲存器分為:網路、硬碟、記憶體、快取記憶體、暫存器(從左到右速度越來越快,從右往左儲存量越來越大)

二、程序概論

1、程序的概念:正在進行的程式。而程式是由一條一條的指令、資料和資源構成的

2、作業系統對程序的管理

(1)標識乙個程序:pid

(2)控制乙個程序:程序控制塊 pcb(struct task_struct)

具體結構如下圖所示:

上圖中的pcb是通過雙向迴圈鍊錶管理的我們在建立乙個程序時,是先申請乙個pcb,然後才是引導程式生成程序實體。程序結束時,先結束程序實體,再釋放pcb結點(釋放pcb時需要一定的條件)

3、僵死程序(殭屍程序):程序實體已經被釋放,但是pcb結點沒有被釋放。(程序已經結束)

4、孤兒程序:父程序已經結束,但是子程序還未結束,那麼子程序就是孤兒程序。系統就會將所有的孤兒程序掛在init下。(程序未結束)

5、程序的狀態

程序分為三種狀態:就緒(等待cpu排程執行)、執行(cpu正在執行程序中的指令)和阻塞(等待事件發生)我們也可以將這三種狀態擴充套件成七種,分別是:建立、就緒、執行、阻塞、阻塞掛起、就緒掛起和退出七種,它們之間的關係如下:

退出有4種方式:

(1)正常退出(自願的)

(2)出錯退出(自願的)

(3)嚴重錯誤(非自願)

(4)被其他程序殺死(非自願)

6、並行和併發

(1)並行:當系統有乙個以上cpu時,則執行緒的操作有可能非併發。當乙個cpu執行乙個執行緒時,另乙個cpu可以執行另乙個執行緒,兩個執行緒互不搶占cpu資源,可以同時進行

(2)併發:當有多個執行緒在操作時,如果系統只有乙個cpu,則它根本不可能真正同時進行乙個以上的執行緒,它只能把cpu執行時間劃分成若干個時間段,再將時間 段分配給各個執行緒執行,在乙個時間段的執行緒**執行時,其它執行緒處於掛起狀

我們直接用圖來表示它倆之間的關係:

三、記憶體管理

1、簡單分頁:將記憶體劃分成大小相等(4k)的頁幀,並對頁幀進行編號。

作業系統會為每個程序分配乙個 頁表,頁表中儲存的是程序的頁到記憶體的頁幀的對映。

1、序列處理:多個任務、工作或程序在時間上先後相繼指導地得以完成

2、批處理:就是首先由監督程式將磁帶上的第乙個作業裝入記憶體,並把執行控制權交給該作業;當該作業處理完成時,又把控制權交還給監督程式,再由監督程式把磁帶上的第二個作業調入記憶體。計算機系統就這樣自動地乙個作業緊接乙個作業地進行處理,直至磁帶上的所有作業全部完成。

3、多道程式設計:當cpu空閒下來的時候,監控程式就把另外的正在等待cpu的資源程式啟動。

4、分時系統:程式需要盡快處理所接收到的任務,使使用者能夠立即看到效果。

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