营销网站设计实验,网络推广 网站制作,沈阳网站制作服务,网站竞价推广托管公司一#xff1a;冯诺依曼体系结构
什么叫做体系结构#xff1f;#xff1f;#xff1f;
计算机组成 / 芯片架构 输入单元#xff1a;键盘、话筒、摄像头、usb、鼠标、磁盘#xff08;ROM#xff09;/ssd、网卡、显卡
存储器#xff1a;内存#xff08;RAM#xff09…一冯诺依曼体系结构
什么叫做体系结构
计算机组成 / 芯片架构 输入单元键盘、话筒、摄像头、usb、鼠标、磁盘ROM/ssd、网卡、显卡
存储器内存RAM
中央处理器CPU寄存器、各种级别的缓存cache
输出单元显示器、喇叭、打印机、磁盘、网卡、显卡
计算机里面的几乎所有的设备都有数据存储的能力!
CPU这个设备他的数据处理速度是非常快的然后是内存然后是各种外设磁盘。 程序在运行之前必须先加载到内存为什莫
程序 代码 数据
最终都要CPU来执行处理CPU需要先读取到这些代码和数据而CPU只和内存有“数据二进制层面”层面的交互但是形成的 exe本质就是一个文件只能在磁盘外设中保存。所以必须要在程序运行之前先加载到内存中。 二操作系统
1.什么是操作系统
操作系统Operating System简称OS是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。 操作系统是用户和计算机的接口同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源控制程序运行改善人机界面为其它应用软件提供支持等使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用提供了各种形式的用户界面使用户有一个好的工作环境为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。
操作系统是一款软件进行软硬件资源管理的软件。 2.为什么要有操作系统
操作系统将软硬件资源管理好手段
给用户提供良好的稳定高效安全使用环境目的。 如何管理呢
什么是真正的管理者做决策/做执行做决策如何做正确的决策 --- 根据完善的数据
示例在学校中管理者是校长但与学生接触最多的是辅导员。
校长做决策 辅导员做执行 学生被管理
校长为了更方便的管理学生可以制作一个execl表格将学生的各项信息填入表格中当数据发生变动时在表格中进行修改但这种方法很不方便 --- 创建结构体存放学生的各项信息并将其各个节点连接起来组成链表校长就可以直接对链表进行增删查改不需要每天盯着表格操作。 管理的本质不是管人而是管理数据。上述的描述本质上就是一个建模的过程。
先描述再组织 任何管理工作都可以经过这六个字进行计算机建模
下图是操作系统对软硬件 操作系统并不直接和硬件打交道那么如何将其管理好是通过硬件相对的数据管理的通过驱动程序拿到数据。
操作系统管理核心是进程管理、内存管理、文件/IO管理、驱动管理。
3.系统调用和库函数的概念
系统调用操作系统不相信任何用户但又不得不向我们提供服务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
库函数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。
三进程 1.基本概念
进程Process是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动是系统进行资源分配的基本单位是操作系统结构的基础。
进程 可执行程序 内核数据结构PCB
2.描述进程
1: 如何描述进程---PCB
进程信息被放在一个叫做进程控制的块的数据结构中可以理解为进程属性的集合。
这个数据结构叫做PCB --- Linux操作系统下的PCB是 task_struct。
2task_struct 内容分类
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]。
IO状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的IO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
3: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。 3.通过系统调用获取进程标识符 进程 id (PID) 父进程 id (PPID) 示例
#includestdio.h
#includeunistd.h
int main()
{printf(pid: %d\n,getpid());printf(ppid: %d\n,getppid());return 0;
}运行结果为 在命令行中父进程一般为命令行解释器bash)。 4.通过系统调用创建进程 --- fork 初识 fork 函数 返回值有两个返回值一个返回父进程的子进程的 id,还有一个是子进程的 id 子进程 id 返回0说明子进程创建成功反之不成功。 示例
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.h
int main()
{printf(pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());int ret fork();printf(pid: %d ,ppid: %d ,ret: %d\n,getpid(),getppid(),ret);sleep(1);return 0;
}代码运行结果为 我们发现一个 printf( ) 函数打印了两次而且两次打印的 ret 值不同为什么会出现 这种现象?
只有父进程执行 fork 之前的代码fork 之后父子进程都要执行后续的代码即 printf 函数既要被父进程执行一次又要被子进程执行一次所以在此处会出现打印两次的情况。 1:为什么 fork 之后会有两个返回值
在 fork函数体内函数返回 id 前已经完成了子进程的创建既然完成了子进程的创建那么子进程就也会去到运行队列中等待CPU调度父子进程共享代码数据各自开空间。由于返回值id是数据所以虽然id的变量名相同但是内存地址不同所以返回的id是不同的。
2:fork 两个返回值为什么给父进程返回子进程的 pid 给子进程返回0
父进程返回子进程 id , 父进程可以直接找到子进程子进程返回 0 表示创建进程成功。
3:fork 之后父子进程的运行顺序是什么样的
创建完成子进程只是一个开始创建完成子进程之后系统的其他进程父进程和子进程接下来都要被调度执行当父子进程的PCB都被创建并在队列中排队的时候哪一个进程的PCB先被选择调度那个进程就先运行即父子进程运行的顺序是不确定的它由操作系统自主决定由各自的PCB中的调度信息时间片、优先级等 调度器的算法共同决定。 fork() 之后一般要 if 分流
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.h
int main()
{pid_t id fork();if(id 0){//子进程printf(我是子进程,pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());}else{printf(我是父进程,pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());}sleep(1);return 0;
}代码运行结果为 四进程状态 运行状态(R) 并不意味着进程一定在运行中它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。睡眠状态(S)意味着进程在等待事件完成这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠。磁盘休眠状态(D) 有时候也叫不可中断睡眠状态uninterruptible sleep在这个状态的进程通常会等待IO的结束。停止状态(T)可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止T进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。死亡状态(X)这个状态只是一个返回状态你不会在任务列表里看到这个状态。 1.进程状态的查看
查看进程状态的命令
ps aux / ps axj
运行结果为 2.僵尸进程 概念进程退出了但是还没有被父进程/操作系统OS读取操作系统OS必须维护这个退出进程的PCB结构此时该进程的状态为僵尸状态Z。等到父进程或者操作系统OS读取之后PCB的状态先被改成死亡状态X状态才会被释放。
如果一个僵尸进程的父进程没有回收该进程那么该进程的PCB将一直存在如果我们不及时回收会存在内存泄露的风险。 示例
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.h
int main()
{pid_t id fork();if(id 0){//子进程int i 5;while(i){printf(我是子进程,pid%d ,ppid: %d ,i: %d\n,getpid(),getppid(),i);sleep(1);i--;}}else{while(1){printf(我是父进程,pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());sleep(1);} }return 0;
}在此处我们使用以下内容检测进程的运行状态
while :;do ps aux | grep mycode | grep -v grep;sleep 1;echo ---------------------;done运行结果为 3.孤儿进程 概念子进程的父进程先退出此时子进程就称为孤儿进程孤儿进程要被1号init进程领养由init进行回收。 示例
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.h
#includestdlib.h
int main()
{pid_t id fork();if(id 0){//子进程printf(我是子进程,pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());sleep(10);}else{printf(我是父进程,pid%d ,ppid: %d\n,getpid(),getppid());sleep(3);exit(0);}return 0;
}运行结果为 4.进程优先级 基本概念
cpu资源分配的先后顺序就是进程的优先权。优先权高的进程有优先执行的权利配置进程优先权对多任务环境的linux很实用可以改善操作系统性能。还可以把进程运行在指定的CPU上这样一来把不重要的进程安排到某个CPU可以大大改善系统的整体性能。 查看系统进程
top 运行结果为 通过上述图片我们可以从中看到以下几个内容
UID代表执行者的身份
PID代表这个进程的信号
PPID代表这个进程是由那个进程发展衍生而来的既父进程
PRI代表这个进程可被执行的优先级值越小越先被执行
NI代表这个进程的 nice 值 Linux进程的优先级数值范围为 60-99 (40个)
Linux中默认进程的优先级为 80 Linux支持动态优先级调整那么如何调整
nice值进程优先级的修正数据
pri(新) pri(旧) nice 且 pri(旧) 80 用 top 命令更改已存在进程的 nice 进入top后按“r”–输入进程PID–输入 nice 值 nice 调整的最小值为-20nice 调整的最大值为19。
nice 值超出最大最小调整范围时超过部分按最大/最小计算。
为什么要把优先级限定在一定的范围内
操作系统(OS)调度的时候较为均衡的让每一个进程都要得到调度这样比较公平。
如果不加以限制可能会导致优先级较低的进程长时间得不到CPU资源 --- 进程饥饿。 5. 其他概念
竞争性: 系统进程数目众多而CPU资源只有少量甚至1个所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务更合理竞争相关资源便具有了优先级。独立性: 多进程运行需要独享各种资源多进程运行期间互不干扰。并行: 多个进程在多个CPU下分别同时进行运行这称之为并行。并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式在一段时间之内让多个进程都得以推进称之为并发。
