第二章【操作系统】

考情分析

考试题型分析：选择题

考试时间	上午
试题类型	选择题
分值	6~8分
分值占比	10%

进程管理

• 进程的状态（★★）
  进程的三种状态：运行、就绪、等待。
  三种状态不足以涵盖常见的各种情况。比如说，人为管控进程，这个时候，三态模型无法管控这点，所以演化出了五态模型：活跃就绪、活跃阻塞、运行、静止就绪、静止阻塞等五种状态。
进程控制室通过进程控制原语来实现的。用户可以通过系统调用接口调用进程控制原语实现进程的建立与撤销、阻塞与唤醒等控制。但是，进程的控制通常是由系统自动完成的，这就是用户作业管理的功能。作业管理通过三级调度（作业、均衡、进程）实现用户进程的创建与撤销等控制。时间片轮转、阻塞或唤醒只会引起进程的状态改变，而不能控制进程的产生与终止。运行的进程会随着作业运行正常或不正常结束而撤销。
  处理机有两个状态，一个是管态，即系统态，另一个是非管态，即目标或者用户态。当cpu处理系统程序的时候，CPU会转换为管态，CPU在管态状态下可以执行指令系统的全集，包括特权指令与非特权指令；当CPU处理一般用户程序的时候，CPU的状态又由原来的管态转换为目态，这个时候程序只能执行非特权指令。
  一个单处理机中，处理机只有一个，非管态（即用户进程执行状态）的某一时刻，处于运行态的进程只有一个，系统中处于就绪态或阻塞的进程可能有多个，这样处于就绪态的进程数最多只能是进程总数减1.
• 前趋图（★★★）

举例：包饺子。前驱图表示出了有些任务是有先后顺序的，有些任务是可以并行操作的，箭头表示约束。

进程的同步与互斥（★★★）

  进程的同步与互斥是进行PV操作的前提。
  互斥：如千军万马过独木桥。同一时刻，我只允许某一个进程使用资源，同一资源，不能同时服务于多个进程。
  同步：速度有差异，如人行天桥。在一定情况下等待。

信号量与PV操作（★★★★）

临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源，如打印机，磁带。 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码成为临界代码。
信号量：一种特殊的变量。

  单缓冲区生产者、消费者问题PV原语描述：

生产者	消费者
生产一个产品	P(s2)
P(s1)	从缓冲区中取产品
送产品到缓冲区	V(s1)
V(S2)	消费产品

  S1初始值为1，S2初始值为0

  没有加入PV操作可能会出现数据溢出、或者取不到数据的问题。 如果一开始就进行消费者操作，那么不会继续向下进行，因为p(s2)=-1小于0了，进程会被阻塞，说明缓冲区一开始就是空的，消费者不能一开始就消费产品的。消费者一开始就产生的错误，也可以用PV操作来避免。

  PV操作解决的问题，是并发进程之间，某些约束关系问题的解决。

死锁及银行家算法（★★★★）

死锁：进程管理是操作系统的核心，但是如果设计不当，就会出现死锁问题。如果一个进程在等待一件不可能发生的事情，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统卡顿。 银行家算法：分配资源的原则 当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中底资源数时可以接纳该进程。
进程可以分期请求资源，但是请求的总数不能超过最大需求量。
当系统现有的资源不能满足进程所需资源时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进程在有限的时间里得到资源。

存储管理

• 分区存储组织（★★★★）

首次适应法
最佳适应法
最差适应法
循环首次适应法

逻辑地址与物理地址转换（★★★）

  逻辑地址与物理地址的相同点：页内地址相同，页号和块号需要查表才能得知。

  那么如何根据逻辑地址求物理地址呢？我们得首先知道那一部分是页号，那一部分是页内地址，由于页内地址相同，直接写下物理地址的页内地址，然后根据页号去查找块号，把两部分拼接起来，就得到了物理地址。

页面大小为4K，4K=2¹²，说明页内地址是12位。
物理块号有多种叫法，有的时候叫它页帧号。
页面淘汰：淘汰访问位不在内存的页。

页面置换算法（★）

存储管理（★★★）

连续分区：把所有用户区都分配给唯一的用户作业，当作业被调度时，进程全部进入内存，一旦完成，所有主存恢复空闲，因此它不支持多道程序设计。
固定分区存储管理：这是支持多道程序设计最简单的存储管理办法，它把主存划分成若干个固定的和大小不同的分区，每个分区能够装入一个作业，分区的大小是固定的，算法简单，但是容易生成较多的存储器碎片。
可重定位分区存储管理:这是克服固定分区碎片问题的一种存储分配方法，它能够把相邻的存储空间合并成一个完整的空区，还能够整理存储器内各个作业的存储位置。以达到消除存储碎片和紧缩存储空间的目的，紧缩工作需要花费大量的时间和系统资源。
非请求页式存储管理：将存储空间和作业的地址空间分成若干个等分部分的分页式，要把进程所需的页面全部调入主存后作业方能运行，因此当内存可用空间小于作业所需的地址空间时，作业无法运行。它克服了分区存储管理中碎片多和紧缩处理时间长的缺点，支持多道程序设计，但不支持虚拟存储。
请求页式存储管理：建立在基本分页的基础上的，为了能支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。 相应地，每次调入和换出的基本单位都是长度固定的页面，这使得请求分页系统在实现上要比请求分段系统简单（请求分段系统在换进和换出时是可变长度的段）。因此，请求分页便成为目前最常用的一种实现虚拟存储器的方式。-为了实现请求分页，系统必须提供一定的硬件支持。除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机系统外，还需要有页表机制、缺页中断机构以及地址变换机构。
段页式存储管理：这是分段式和分页式结合的存储管理方法，充分利用了分段管理和分页管理的优点。作业按逻辑结构分段，段内分页，内存分块。作业只需要部分页装入即可运行。所以支持虚拟存储，可实现动态链接和装配。

文件管理

• 绝对路径与相对路径（★★★★）
• 索引文件（★）
• 位示图（★★★★）

设备管理