操作系统历史

并发编程

1.操作系统

​ 操作系统就是一个管理、协调和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。

操作系统的作用：

1. 将一些对硬件操作的复杂丑陋的接口，变成美丽的简单美丽的接口。
2. 多个进程抢占一个资源时，操作系统会将你的执行变得合理有序。

操作系统与普通软件的区别：

1.主要区别是：你不想用暴风影音了你可以选择用迅雷播放器或者干脆自己写一个，但是你无法写一个属于操作系统一部分的程序（时钟中断处理程序），操作系统由硬件保护，不能被用户修改。

　　2.操作系统与用户程序的差异并不在于二者所处的地位。特别地，操作系统是一个大型、复杂、长寿的软件，

2.操作系统的发展历史

1.第一代（1940~1955） 手工操作----穿孔卡片

特点：
没有操作系统的概念
所有的程序设计都是直接操控硬件

优点：

程序员在申请的时间段内独享整个资源，可以即时地调试自己的程序（有bug可以立刻处理）

缺点：

浪费计算机资源，一个时间段内只有一个人用。都是串行执行的

2.第二代（1955~1965） 磁带存储---批处理系统

第二代计算机的产生背景：

由于当时的计算机非常昂贵，自认很自然的想办法较少机时的浪费。通常采用的方法就是批处理系统。

第二代如何解决第一代的问题/缺点：
1.把一堆人的输入攒成一大波输入，
2.然后顺序计算（这是有问题的，但是第二代计算也没有解决）
3.把一堆人的输出攒成一大波输出

优点：批处理，节省了机时

缺点：1.整个流程需要人参与控制，将磁带搬来搬去（中间俩小人）

2.计算的过程仍然是顺序计算-》串行

3.程序员原来独享一段时间的计算机，现在必须被统一规划到一批作业中，等待结果和重新调试的过程都需要等同批次的其他程序都运作完才可以（这极大的影响了程序的开发效率，无法及时调试程序）

3.第三代(1955~1965)集成电路,多道程序系统

第三代计算机的产生背景：

20世纪60年代初期，大多数计算机厂商都有两条完全不兼容的生产线。

采用了（小规模）芯片（集成电路）的主流机型，与采用晶体管的第二代计算机相比，性价比有了很大的提高。

多道技术：

多道技术：提升效率，最大限度的使用cpu

如果是一个I/O密集型进程，来回切换提升效率

如果是计算密集型，来回切换降低效率

多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。

空间上的复用：将内存分区域，一个内存可以同时加载多个进程

时间上的复用：实现将CPU在多个进程来回切换，并保持执当前状态

操作系统主要使用来

1.记录哪个程序使用什么资源

2.对资源请求进行分配

3.为不同的程序和用户调解互相冲突的资源请求。
我们可将上述操作系统的功能总结为：处理来自多个程序发起的多个（多个即多路）共享（共享即复用）资源的请求，简称多路复用
多路复用有两种实现方式

1.时间上的复用

当一个资源在时间上复用时，不同的程序或用户轮流使用它，第一个程序获取该资源使用结束后，在轮到第二个。。。第三个。。。

例如：只有一个cpu，多个程序需要在该cpu上运行，操作系统先把cpu分给第一个程序，在这个程序运行的足够长的时间（时间长短由操作系统的算法说了算）或者遇到了I/O阻塞，操作系统则把cpu分配给下一个程序，以此类推，直到第一个程序重新被分配到了cpu然后再次运行，由于cpu的切换速度很快，给用户的感觉就是这些程序是同时运行的，或者说是并发的，或者说是伪并行的。至于资源如何实现时间复用，或者说谁应该是下一个要运行的程序，以及一个任务需要运行多长时间，这些都是操作系统的工作。

2.空间上的复用

每个客户都获取了一个大的资源中的一小部分资源，从而减少了排队等待资源的时间。

例如：多个运行的程序同时进入内存，硬件层面提供保护机制来确保各自的内存是分割开的，且由操作系统控制，这比一个程序独占内存一个一个排队进入内存效率要高的多。

有关空间复用的其他资源还有磁盘，在许多系统中，一个磁盘同时为许多用户保存文件。分配磁盘空间并且记录谁正在使用哪个磁盘块是操作系统资源管理的典型任务。

这两种方式合起来便是多道技术

空间上的复用最大的问题是：程序之间的内存必须分割，这种分割需要在硬件层面实现，由操作系统控制。如果内存彼此不分割，则一个程序可以访问另外一个程序的内存，

首先丧失的是安全性，比如你的qq程序可以访问操作系统的内存，这意味着你的qq可以拿到操作系统的所有权限。

其次丧失的是稳定性，某个程序崩溃时有可能把别的程序的内存也给回收了，比方说把操作系统的内存给回收了，则操作系统崩溃。

提升效率,最大限度的使用cpu.

如果是一个IO密集型进程,来回切换提升效率.

如果是一个计算密集型,来回切换降低效率.

第三代计算机广泛采用了必须的保护硬件（程序之间的内存彼此隔离）之后，第三代计算机应用而生:

3. 进程的理论

1. 什么是进程:

   进程：正在进行的一个过程或者说一个任务。而负责执行任务则是cpu。源于操作系统

2. 生么是程序?

   一堆静态的代码

3. 进程与程序的区别

   程序仅仅只是一堆静态的代码而已，而进程指的是程序的运行过程。

4. 什么是串行

   串行: 所有的任务一个一个的完成.

5. 并发和并行的区别

   并发: 一个cpu完成多个任务.看起来像是同时完成.

   并行: 多个cpu执行多个任务,真正的同时完成.

6. 阻塞和非阻塞

   阻塞: cpu遇到IO就是阻塞.

   非阻塞: 没有IO,就叫非阻塞.

   I/O阻塞:input read write sleep recv accept sendto recvfrom .....

7. 进程的创建

   UNIX：fork创建子进程

   UNIX（Linux，mac）：创建一个子进程会完完全全复制一个主进程所有的资源，初始资源不变。

   windows：系统调用CreateProcess处理进程的创建

   windows：创建一个子进程，会copy主进程所有的资源，但是会改变一些资源