课程学习总结报告

课程学习总结报告

请您根据本课程所学内容总结梳理出一个精简的Linux系统概念模型，最大程度统摄整顿本课程及相关的知识信息，模型应该是逻辑上可以运转的、自洽的，并举例某一两个具体例子（比如读写文件、分配内存、使用I/O驱动某个硬件等）纳入模型中验证模型。，

谈谈您对课程的心得体会，改进建议等。

产出要求是发表一篇博客文章，长度不限，只谈自己的思考，严禁引用任何资料造成文章虚长。

 

一、liinux系统概念模型

1 计算机的三个法宝，存储程序计算机，堆栈、中断

　　1.1存储程序计算机

冯·诺伊曼体系结构

 

运算器、存储器、控制器、输入输出设备构成了计算机的硬件

它的主要思想是存储程序计算机，程序和数据一同存入存储器，然后通过计算机运行时的时序加以区分。

　　1.2堆栈

堆栈作为一种先入后出的数据结构，在linux系统中能够起到记录函数调用框架、传递函数参数、保存返回值的地址、提供函数内部变量的存储空间的作用

　　1.3 中断

中断分为硬件中断和软件中断，能够被用来提高计算机的处理性能，提高计算机的工作效率。

 

2 系统调用

 

 系统调用是将系统中的重要特权指令，单独放到内核中，防止应用程序员的直接使用，从而减少了因为应用程序员在缺乏对系统完善了解的情况下，编写的应用程序造成整个系统的崩溃。

　　2.1 系统调用作用

通过良好的设计，应用程序能够通过系统调用简介访问内核相关功能，执行相应的命令。

系统调用同时属于一种中断，能够提高系统的安全性，是程序具有可移植性，把用户从底层硬件编程中解放出来。

　　2.2系统调用过程简介

一个系统调用被执行时，首先会进入内核处理系统调用，在系统调用的服务结束并放回到用户态之前，会发生进程调度，而在进程调度的时候就会有进程上下文切换的出现。

3 进程

操作系统实现了：进程管理（进程），内存管理（虚拟内存），文件系统（文件）。其中

进程的创建使用了fork，也属于系统调用。

　　3.1进程创建

创建进程是通过复制父进程，复制pcb，分配新的内核堆栈，修改复制过来的进程数据，最后返回进程号。

　　3.2进程的切换

每个进程都有自己的地址空间，但是cpu以及寄存器都是进程之间共享的，因此切换正在运行的进程的时候，首先要保存需要挂起程序的寄存器值，相应得在重新恢复进程的时候，必须要重新恢复之前存储的寄存器值。

 操作系统的“两把宝剑”

中断上下文和进程上下文

中断上下文：中断上下文的切换被用来保存现场和恢复现场。

进程的上下文：当一个进程在执行时，CPU的所有寄存器中的值、进程的状态以及堆栈中的内容被称为该进程的上下文。当内核需要切换到另一个进程时，它需要保存当前进程的所有状态，即保存当前进程的上下文，以便在再次执行该进程时，能够得到切换时的状态执行下去。

 

二、系统的运行过程

linux通过将特权指令装入内核，实现了内核代码和应用代码的分离，同时保证了软件的可移植性。应用需要执行特权操作时需要调用系统调用，这是系统触发中断，从用户态进入内核态，使用linux提供的内核调用实现用户需要的功能，然后返回。系统由内核态回到用户态，过程中用户无法感受。

进程打开文件的过程，首先获得文件描述符，它能够作为后续操作的参数。文件描述符唯一的指定一个打开的文件。打开文件使用了系统调用open，如果成果则能够得到一个文件描述符。打开后可以使用read带读文件，没有数据时，read调用则会被阻塞，一直等到文件可读，。写文件是write被调用时，数据从用户空间的缓存区拷贝到内核空间的缓冲区，但是不立即写入磁盘，使用延迟写，并设置最大存放时效，能够防止磁盘系统崩溃时的数据丢失。close系统调用则是能够关闭文件描述符和文件之间的连接，之后文件描述符能够重用。

 

 三、心得体会，改进建议

两位老师的课都很精彩，前半段重动手，后半段中理解，深入浅出，让人在充分认识到linux系统的结构和原理的同时，能够学着将自己的代码作为这个庞大而系统的一部分，一起运行。

改进建议，可以增加更多的动手实验。