1. 计算机存储
CPU 缓存 内存 磁盘
2.进程 和 线程
单进程，读，解压，播放，效率低；分成三个进程，又要保持独立，又要通信实现信息共享，系统开销大，创建进程、结束、切换
两个进程通信，通过系统调用，通过内核绕一圈
线程分为用户线程和内核线程
用户线程：内核不感知线程的存在，其管理由用户空间完成，创建销毁切换通过调用库函数实现，
内核线程：内核管理用户空间的线程，内核会维护线程切换的上下文信息，通过TCB块感知线程并进行控制，一个进程的PCB有指针指向它相应的线程的TCB
用户空间 运行的代码，应用程序
内核空间 （系统调用）管理，设备管理，文件管理，内存管理，进程线程管理
用户空间的进程 和 内核空间怎么打交道？
比如hello word代码运行在用户空间，当需要打开一个文件，就用系统调用，即应用程序不能直接申请系统资源，需要通过系统调用的方式向操作系统提出请求，
进程切换
由于分配的时间片用完、或者需要终端进行IO操作、或者被抢占，将A进程状态的信息PCB块保存到内核，另一个B进程从内核之前保存的状态进行恢复，被中断再次保存，A可以恢复，从内核恢复状态
进程创建
fork（）将进程进行复制，代码数据堆栈同，PID不同
exec() 重写当前进程
int pid = fork()//创建子进程
if(pid == 0){子进程程序，exec()}
else{父进程程序}
一个进程，一个pid ，内核维护一个PCB块，fork后生成新的pid进程
fork()循环三次，会由一个进程复制出7个进程
fork开销大，需要复制父进程的内容到子进程，采用vfork创建时不复制，使用时直接加载exec
3.处理机调度
处理机调度功能: 选进程，选CPU
1.挑选下一个要执行的进程，从就绪队列里挑选下一个占用CPU运行的进程
2.从多个CPU中挑选就绪进程可用的CPU资源
调度程序：内核函数，挑选就绪进程
调度策略：选择进线程原则
调度时机：什么时候进行调度，被抢占或主动放弃CPU使用
调度算法：
先来先服务：就绪队列排队
短进程优先：作业时间长短，按照预期作业时间排序，若有更短时间进程，比较当前进程剩余时间，考虑是否抢占；可能会导致饥饿，预估时间问用户，或者用历史预估未来
最高响应比优先：就绪队列在队列里的等待时间，避免饥饿，根据等待时间+预估执行时间/预估执行时间，值越大先进行
时间片轮转算法：在先来先服务基础上添加最长服务时间限制，
4.同步和通信
临界区：进程中访问临界资源的一段需要互斥执行的代码（那段在任何时刻只允许一个进程执行的代码）
一段代码分为：进入，临界，退出，剩余区
锁：抽象数据结构，由上锁解锁两个变量+请求锁+释放锁
同步：协调多线程对共享数据的访问，任意时刻只能有一个线程执行临界区代码
信号量：抽象数据结构，由一个整型变量s（共享资源数目）+两个原子操作
P申请，s-1,s<0,等待，否则继续
V释放，s+1,s<=0，说明唤醒了另一个等待的进程
因为两个原子操作是操作系统完成的，优先级要比进程高，不会被打破
传说中的生产者和消费者问题
多个生产者往里写，一个消费者消费怎么实现，采用信号量
问题分析：
缓冲区是临界区，任意时刻只能有一个线程操作
缓冲区空时，消费者等待
缓冲区满时，生产者等待
资源信号fullBuffers 有数据才能往外读
资源信号emptyBuffers 空了才能往里写
条件变量
管程内的等待机制，管程和临界区类似，但管城可以有0或多个条件变量，一个条件变量表示一个等待原因
哲学家就餐问题
死锁
死锁背景分析：
.资源：CPU执行时间、内存空间、I/O设备，每类资源有N个实例
进程：申请资源、占用资源、释放资源
可重用资源：处理器、IO通道、寄存器、设备、文件、数据库、信号量
死锁处理
死锁预防：限制并发进程对资源的请求，让其不满足死锁条件
打破互斥：对公共资源设置缓冲队列
打破持有并等待：一次申请够所有资源再执行
打破非抢占：一旦申请不到资源，也放弃原有的
打破循环等待：资源排序，进程按序请求
死锁避免：分配资源时判断是否会造成死锁，会则不分；首先，进程声明最大需求资源数，可满足则分配，其次，动态检测资源分配状态是否安全，确保不会出现环形等待，安全状态：已占有进程存在安全序列，序列中，每个进程需要的资源 < 当前可用+当前进行序列之前所有进程所占资源,即有进程释放资源，我可用等到
银行家算法：
客户申请最大贷款，银行有就贷给它
死锁检测：
死锁终止：进程终止或者抢占资源，终止进程，一次终止一个直到死锁消除，进程终止顺序可用按照进程优先级；抢占资源，选择低成本进程抢占资源，有可能会造成饥饿
进程通信
间接通信
操作系统维护消息队列实现进程间的收发信息，每一个消息队列有唯一标识，进程需要知道消息队列名字
直接通信
进程需要知道对方名字
阻塞（同步）和非阻塞（异步）通信
阻塞发送：发送者发送消息后进入等待，知道接收者成功收到
阻塞接收：接收者发出请求信号后进入等待，直到接到信息
非阻塞通信：发送者发出消息后不管有没有被接，可立即进行其他操作
信号和管道：
信号：快速的响应机制，传送量小，只有一个信号类型；比如CTR +c信号
实现：进程注册信号处理函数，内核发现其他进程或设备发出相应信号后，内核把信号送给指定进程
管道：进程间基于文件的通信
子从父继承文件描述符，只关心管道是谁，不关心管道那边是谁
读管道：read(fd, buffer,nbytes) scanf() 的实现就是如此
写管道：write(fd,buffer,nbytes) printf()
创建管道： pipe(rgfd)，rgfd是两个文件描述符数组，一个读，一个写fd
ls | more 中间的就是管道， | shell给两个命令建立一个管道
问题：shell是什么？
消息队列
操作系统维护的，单位为字节序列，间接通信，消息队列独立于进程，可用实现不同生命周期的进程通信
共享内存
多个进程可以同时共享一块内存，快速，不需要系统调用没有用户和内核之间的切换，但需要同步机制协调访问冲突
共享内存通过页表映射到同一块物理内存