操作系统读书笔记（1）

1、可重入过程

可重入过程是指程序代码的一个副本在同一段时间内可以被多个用户共享使用。

有两个重要的特征：程序代码不能修改其自身；每个用户的局部数据必须单独保存。

一个可重入过程可以被中断，由一个正在中断的程序调用，在返回该过程时仍能正确执行。在共享系统中，可重入可以更有效地使用内存。支持可重入过程最方便的方法是使用栈（注：栈是从高端地址向低端地址增长的，由下向上）。

2、局部性原理

CPU访问存储器时，无论存取指令还是数据，所访问的存储单元都趋于一个较小的连续区域中。

时间局部性：如果一个信息项正在被访问，则近期它可能还会被再次访问

空间局部性：在最近的将来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是邻近的

顺序局部性：在典型程序中，除了转移类指令外，大部分指令是顺序进行的（顺序：非顺序约5:1）

3、栈帧

为一次过程调用保存的整个参数的集合，包括返回地址，称作栈帧。

每个栈帧对应着一个未运行完的函数，保存该函数的局部变量和返回地址。栈帧也叫过程活动记录。

4、操作系统

操作系统是控制应用程序执行的程序，是系统程序，并充当着应用程序与计算机硬件之间的接口，为用户屏蔽硬件的细节。

操作系统实际上也是一组计算机程序，它控制处理器使用其他系统资源，并控制其他程序的执行时机。

操作系统的发展：

• 串行处理：用户必须顺序访问计算机
• 简单批处理系统：为了提高处理器的利用率，使用一个称作监控程序的软件，用户把卡片或磁带中的作业提交给计算机操作员，由他将这些作业按顺序组织成一批，并将整个批作业放在输入设备上，供监控程序使用。每个程序完成后返回到监控程序，同时，监控程序自动加载下一个程序
• 多道程序设计批处理系统：也叫多任务处理，允许处理器同时处理多个批作业，对多道程序设计有用的最显著的辅助功能是支持I/O中断和直接存储器访问（DMA）的硬件。它可以在一个作业执行I/O操作的时候，处理器执行另一个作业。多道程序设计是为了让处理器和I/O设备（包括存储设备）同时忙起来，以实现最大效率。
• 分时系统：为了能够及时响应单个用户的要求，可以像多道程序设计允许处理器同时处理多个批作业一样，分时系统还可以用于处理多个交互作业，多个用户共享处理器的时间。

5、进程

进程可以看做是由三部分组成：一段可执行的程序；程序所需要的相关数据（变量、工作空间、缓冲区等）；程序的执行上下文

所谓执行上下文：又称作进程状态，是操作系统用来管理和控制进程所需要的内部数据。因为操作系统信息不允许进程访问，所以这种内部信息和进程是分开的。

上下文包括操作系统管理进程以及处理器正确执行进程所需要的所有信息。包括了各种处理器寄存器的内容，如程序计数器和数据寄存器。它还包括操作系统使用的信息，如进程优先级以及进程是否在等待特定I/O事件的完成。

6、多线程技术和对称多处理技术

多线程技术指把执行一个应用程序的进程划分成可以同时运行的多个线程。

对称多处理技术不仅指计算机系统有多个相同的处理器，还反应改变硬件结构的操作系统行为，这些多处理器共享同一个内存和I/O设备，可以执行相同的功能。而且它还具有一个很有吸引力的特征是多处理器的存在对用户是透明的。操作本系统负责在多个处理器中调度线程或进程，并且负责处理器间的同步。

另外一个不同的问题是给一群计算机（多机系统）提供单系统外部特性。在这种情况下，需要处理的是一群实体（计算机），每个都有自己的内存、外存和其他I/O模块。分布式操作系统使用户产生错觉，使多机系统好像具有单一的内存空间、外存空间以及其他同一存在的措施。

操作系统有很多不同的方法和设计要素：微内核体系结构、多线程、对称多处理、分布式操作系统、面向对象设计等。