计算机系统基本概念
系统软件
用于管理计算机本身的软件称为系统软件，可以分成两块：
一块是平台性的，如操作系统内核、驱动、运行库；
另外一块是用于程序开发的，如编译器、汇编器、链接器。
软件体系架构
软件体系架构
计算机中的主要资源
CPU
不要让CPU空闲
多道程序：通过监控程序使CPU不空闲，一空闲，就把等待着的程序启动（策略粗糙，不分轻重）。
分时系统：部分系统调用时，OS判断是否有其他程序在等待，有就让出CPU。（问题：如果有1个程序进行耗时运算或陷入无限循环，不进行系统调用，OS就好像死机了一样。
多任务系统：通过抢占式分配CPU。所有应用程序以进程的方式，运行在比OS权限低的级别。CPU由OS进行分配，每个进程有优先级。OS将CPU执行的进程快速切换，造成了很多进程同时运行的假象。
存储（磁盘+内存）
磁盘
物理磁盘分为多个盘片，每个盘片2个盘面，每面按同心圆分为若干磁道，每个磁道分为若干扇区，每个扇区一般存储512字节数据。
硬盘g
现代磁盘已经演进为 => 屏蔽了复杂的硬件细节，通过LBA(Logical Block Address)，对整个磁盘的扇区从001进行编号。
内存
早期，各程序是直接运行在物理内存上的，
因此带来了3个问题：
-
进程间地址空间不隔离，程序间可以相互改写数据
-
内存使用效率低，进程需要连续大小的内存，导致内存碎片
-
程序运行地址不确定，导致函数重定位困难
为此提出过2个解决方案：
- 分段：提出了每个进程独自的虚拟地址，通过页表与物理地址间进行映射
分段映射
这个方案解决了问题1、3，但是没有解决连续内存的问题，于是提出了方案2。
-
分页：在方案1的基础上，将虚拟内存分页（每页4kb）、物理内存分帧（每帧也是4kb），然后将页帧间进行映射
分页映射
ps.内存中每个地址可容纳1个byte的数据
分页之后其他问题：单进程的最大虚拟地址4GB（32位OS），物理内存最大4GB，会导致多进程运行时，物理内存可能会不够用。
解决方法：将进程中使用次数少的数据映射到磁盘。
-
虚拟内存分段：在进程的虚拟内存中，会根据数据类型进行分段管理。
虚拟内存地址分配
IO设备
线程
因多核CPU的发展而诞生
轻量级进程，程序执行流的最小单元
每个进程由1~3个线程组成，会共享进程的text、data、heap段中的数据，寄存器和栈中的数据不共享。
线程有三种状态：
-
运行
-
就绪：可以立即运行，但是当前无空闲CPU
-
等待：等待IO，无法执行
每个线程拥有一段可执行的时间，称为时间片。
线程状态切换
调度
优先级调度 + 轮转法：
每个线程有优先级，高优先级的线程更早被分配时间片。
线程可分为IO密集型线程（经常IO主动放弃时间片）和CPU密集型线程（很少等待IO，一直在进行运算），
其中IO密集型线程更容易获得优先级的提升。
导致的问题：进程饿死，优先级过低的线程，始终分配不到时间片，无法执行。
解决：等待过久的线程将获得优先级提升。
备注
Linux下不存在真正意义上的线程概念，都称为任务（task）。但是不同的任务间可以共享内存空间，构成同一个进程，这些任务也就成了这个进程里的线程。
