【操作系统】操作系统学习总结

1，概念

1）操作系统特征

并发性
共享性
虚拟性（把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物）
异步性

2）OS体系结构

单体结构
层次结构
虚拟机结构
C/S结构
微内核架构

3）进制转换

4）全局变量和局部变量

全局变量分配在全局数据段并且在程序开始运行的时候被加载， 局部变量则分配在堆栈里面。

2，

3，内存管理

1）页式内存管理

运行进程的物理地址空间连续。页面的大小由硬件的地址结构决定。

①基本原理

把用户程序的地址空间划分为若干个大小相等的页，页号从0开始把内存空间划分为若干和页面大小相等的物理块，即内存块。每个物理块有编号，从0开始。

②地址映射

页表

通常 存储再内存中。
页号，物理块号。
实现了逻辑地址到物理地址的映射。

地址结构

逻辑地址由页号和页内偏移地址组成。
物理地址为：块号*块大小 + 偏移地址。

计算

逻辑地址2052，页大小1KB，页表如下，求物理地址。
如图：2052/1024(1KB) = 2；2015%1024=4；分页机构为页号p=2、偏移w=4。
根据页表可知第二页对应物理块号为7.
则物理地址为7*1024+w = 7172

③页面置换策略

④优缺点

分页内存管理不会产生外部碎片，但是会产生内部碎片。
如果进程要求的内存不是页大小的整数倍，那么最后一个物理块就用不完，从而导致页内碎片。
另一个有点是可以共享共同的代码。

⑤快表（联想寄存器）

为了加快逻辑地址和物理地址转换过程中地址变换速度，在地址变换机构中增设一个有并行查询能力的特殊告诉缓冲 存储器，即快表。
快表用来存放当前访问的那些页表项。

变换步骤：
i>在CPU给出的有效地址后，地址变换机构自动将页号p送入高速缓冲寄存器中，并将此页号与高速缓存中的所有页号进行比较。
ii>如果其中有与此页号匹配的，便表示所要访问的页表项在快表中。
iii>直接从快表中读出该页号所对应的物理块号，并送到物理地址寄存器中。
iv>如果在快表中未找到相同的页表号，则必须再访问内存中的页表，从页表中找到该页号所对应的页表项后，把页表项中独处的物理块号送入地址寄存器。
v>同时，将此页号所对应的页表项存入快表中，即重新修改快表。

⑥页面更新算法

2）段式内存管理

3）虚拟内存

能加快虚实地址转换的是：I ．增大块表 (TLB) 容量 II ．让页表常驻内存

4）交叉存储器

交叉存储器实质上是一种模块式存储器，它能并行执行多个独立的读写操作。
交叉存储器的每个模块都有自己的MAR和MDR。
交叉存储器的每个模块的地址是不连续的，相邻地址的单元位于相邻的模块。

4，I/O管理

5，文件管理

6，死锁

1）死锁原因

进程间竞争资源和进程推进顺序非法。

2）死锁必要条件

满足以下4个条件，就会引起死锁。

①互斥条件

指进程对所分配到的资源进行排他性使用，即一个资源每次只能被一个进程使用。

②占有且等待

一个进程在请求新资源而阻塞时，对已获得资源又保持不放。
即：进程不是一次性获得所需所有资源，而是在占有一部分时申请新资源。

③不可抢占条件

以及分配的资源不能从相应的进程中被强制抢占。
即：资源只能在进程完成任务后自动释放。

④环路等待条件

存在一个进程-资源的环状链，循环等待。

不发生死锁的条件：至少保证一个进程获得全部资源。
举例：N个进程共享11台打印机，每个进程要3台，N的取值不超过多少时，系统不会发生死锁？
最坏的情况是1个进程获取3台打印机资源，另外N-1个进程获取到2台打印机，等待获取第3台。所以3+（N-1）*2 = 11，N=5

3）无死锁策略

①死锁的预防

破坏产生死锁的4个条件之一。

②死锁的避免

在资源动态分配过程中使用某种算法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁发生。

③死锁的检查

采取适当措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。

④死锁的解除

撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已处于阻塞态的进程，使之转为就绪态，以继续运行。

4）死锁算法

A.避免死锁

银行家算法

B.解除死锁

消进程法

C.预防死锁

资源静态分配法

D.检测死锁

资源分配图简化法。
所谓化简是指一个进程的所有资源请求均能被满足的话 , 可以设想该进程得到其所需的全部资源 , 最终完成任务 , 运行完毕 , 并释放所占有的全部资源 . 这种情况下 , 则称资源分配图可以被该进程化简 . 加入一个资源分配图可被其所有进程化简 , 那么称改图是可化简的 , 否则称改图是不可化简的
化简的方法如下 :
(1) 在资源分配图中 , 找出一个既非等待又非孤立的进程结点 Pi, 由于 Pi 可获得它所需要的全部资源 , 且运行完后释放它所占有的全部资源 , 故可在资源分配图中消去 Pi 所有的申请边和分配边 , 使之成为既无申请边又无分配边的孤立结点 .
(2) 将 Pi 所释放的资源分配给申请它们的进程 , 即在资源分配图中将这些进程对资源的申请边改为分配边 .
(3) 重复 (1),(2) 两步骤 , 直到找不到符合条件的进程结点
经过化简后 , 若能消去资源分配图中的所有边 , 使所有进程都成为孤立结点 , 则改图是可完全化简的 , 否则不可化简的 .