操作系统与进程简单介绍

操作系统与进程

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操作系统

上一篇博客中介绍了操作系统到底层硬件它们之间的一个关系，那么还是这张图
在这里插入图片描述
操作系统到用户它们之间的关系又是如何的呢？
又回到了最根本的问题上：为什么要有操作系统呢？

1、向下管理好软硬件资源（手段）
2、向上提供一个良好的运行环境（目的）

因为用户不能直接访问操作系统，因为可能会对数据造成一些影响，所以就由操作系统来提供一层系统的调用接口，然后再把系统调用接口封装一层让用户通过库或者一些指令来调用，那为什么又要封装一层呢？
我们知道printf这个函数吧，它既可以直接在windows的vs中运行又可以在linux中运行，是为什么呢？答案是：这个库函数是封装了不同系统的调用接口来实现的，所以我们并不需要说明我们在windows/linux平台就可以使用，因为它本身就封装好了对应的系统调用接口，那么这些语言的跨平台性相信大家也就能理解了。

系统调用和库函数概念

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，叫做系统调用。

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。

下面我们来简单谈一谈进程：

进程

我们所了解到的进程是什么呢？很多地方定义进程：~~加载到内存中的程序/正在运行中的程序。~~
其实并不正确。
事实上：我们可以启动多个程序&&操作系统要管理多个加载到内存中的程序&&操作系统管理程序的方式
从这三个问题来谈：操作系统要管理如此之多的从硬盘加载到内存中的程序，如何实现的呢？还是：先描述再组织
那么如何来描述这些进程呢？
进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。称为PCB(Process Control Block)进程控制块。在Linux中是用task_struct。
它里面包含着：

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]。
I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O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。

当这些程序加载到内存的时候，操作系统就会生成一个PCB对象里面包含上述对应程序的基本信息，除此之外还包含一个next指针，画一个图来看就是这样的：在这里插入图片描述
每个PCB对应它的程序，并且这些PCB通过next指针链接起来，从此之后操作系统的所有决策都是对PCB的，通过PCB里面的一系列存放的内容找到对应的程序，和程序本身无关。
所以什么是进程呢？进程=内核中PCB对象+可执行程序=内核数据结构+可执行程序事实上PCB就是一个数据结构。