总览
计算机的一些基础知识比较薄弱，于是自己想着通过一个时间段来累计一下这方面的知识。毕竟这个账迟早都是要还的，这是其中的一部分，总共分为两部分，还有一部分是编译原理，这个后续也会专门找一个月的时间好好学习下。
操作系统本质上是一个大的软件系统，主要作用是对计算地底层硬件的抽象以及对计算机资源的管理，主要抽象的模块是文件系统、进程（线程）、IO等，这样我们便可以在这层抽象的基础上做一些应用程序的开发，无需关注不同计算机的底层细节。
主要分为两个大的部分进行介绍，一是操作系统概览；二是进程（线程相关的知识）。
操作系统部分主要从硬件和抽象的类型方面进行介绍，进程则从并发模型等角度进行介绍
操作系统概览
硬件
- 处理器
也就是我们常说的CPU，它从内存中取出指令并执行，因为取指令的时间常常比执行指令的时间要长，所以CPU中会有一些关键的寄存器，如程序计数器，堆栈指针，程序状态字等。一般cpu都会有两种状态，用户态和内核态。内核态下cpu可以执行指令集中的每一条指令，并且使用硬件的每种功能。相反，在用户态下仅仅允许执行小部分指令集。用户态可通过trap指令陷入内核态，操作系统是运行在内核态下的。
- 存储器
存储器一般是分层进行的，从上到下依次是，寄存器（1ns，小于1kb），高速缓存（2ns，4MSB），内存（10ns，G），磁盘（100ms，T），磁带（100s，T）。
- 磁盘、磁带
磁盘容量大，但是访问速度极慢，因为其实一种机械装置，存在扇区、磁道的查找等。磁带一般应用不多，但是其存储容量更大。
- IO设备
IO一般包括IO设备和控制器，但是要在内核态和IO设备交互，一般需要安装一个驱动程序。
IO为啥不需要CPU？
看一下这个回答，https://www.zhihu.com/question/27734728
操作系统概念
- 进程
进程本质上是正在执行的一个程序，而每个进程同时还拥有一个地址空间，该地址空间中一般存放有可执行程序、程序的数据、以及程序的堆栈等。许多操作系统中实现多进程的时候通常会设置一个数组作为进程表。
进程与线程
- 进程是什么？
进程是资源分配的基本单位，一个进程就是一个程序，包含了一个特定的地址空间，进程内的线程共享内存空间。一个时刻，一个cpu只能运行一个进程的一个指令，但是在1s内操作系统实际上运行了多个进程的多个指令，就给人以伪并行的错觉。专业的话就是说，多个进程间切换首先耗时非常短，是由系统中断实现的，当中断发生时，首先保存寄存器，即保存当前进程运行的数据，load新进程的数据。
- 线程是什么？
线程是CPU执行的基本单位，是计算机的最小单位实体。一个进程可以拥有多个线程，创建一个进程要比创建一个线程快100倍。
- 并发模型
多线程，顺序执行，阻塞系统调用，有并行性；当然对于CPU来讲，它一个时刻只能执行一条指令，所以还是会在多个线程之间有中断模型，即保存当前线程的状态。
单线程，非阻塞系统系统调用，并行性，但是需要复杂的中断形式，即一个线程阻塞的时候，会继续执行其他的任务通过中断或者信号的方式实现线程状态的不断切换。
4.IPC（进程间通信）
IPC解决的一般是三个问题，即进程间消息是如何传递的，如何保证两个进程共同访问某个变量而不出现错位，如何控制控制彼此之前的顺序（生产者消费者问题）。
对于后两个问题，线程的解决办法是一样的。后续的说明对线程也起作用。
消息传递？
线程不存在这个问题，进程间通信的方式包括共享内存，消息传递、管道等方式进行
- 临界区
我们将多个进程共同访问的区域成为临界区。对应第二个问题。解决办法是互斥。
信号量、互斥量、条件变量、休眠与唤醒（用户态内核态）
https://my.oschina.net/bxxfighting/blog/120387
https://blog.csdn.net/qq_33951180/article/details/72801651
- 调度
何时会发生进程（线程调度）：
调度其实蛮重要的，比如当你思考多进程程序的时候何时会发生切换，那你就必须搞清楚这个问题。
- 创建新的进程
- 进程执行结束
- I/O阻塞，或者其他阻塞发生时
- I/O中断
内核态线程和用户态线程的调度，由于用户态线程的存在对操作系统而言是不知道的，所以多操作系统来说用户态的多线程相当于单线程，其调度由用户程序决定。而对于内核级别的多线程，操作系统会选择一个线程运行，到时间后再选择另外一个线程运行。
其区别是说用户级别的线程在线程切换时开销较小，但是会因为线程的IO阻塞导致整个进程的阻塞
- 同步异步、阻塞和非阻塞
https://www.zhihu.com/question/19732473
- IO的5种模型
https://juejin.im/entry/598d50da6fb9a03c4f4563f5
阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、事件驱动IO，异步IO
死锁
如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该进程集合中的其他进程引发的事件，那么该进程集合就是死锁的。
发生死锁的条件：
- 互斥条件
- 占有和等待条件
- 不可抢占条件，即已经分配给某个进程的资源不能强制性的被抢占，只能由它自己释放
- 环路等待条件
解决死锁的思路
避免环路等待（如资源编号，只能顺序请求），杀死引起环路等待的中间进程，从引起死锁的各个条件着手解决