操作系统

操作系统的概念

是管理计算机中软件和硬件资源，并以合理的方式组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件的接口。
** 死锁**
是指多个进程竞争同一个资源而造成的一种僵局（互相等待），如果没有外力作用，这种局面无法打破。
死锁的必要条件
1.互斥条件。在某一段时间内一个资源只能被一个进程占用。
2.不剥夺条件：进程获得的资源在没有被使用完之前，不会主动释放
3.请求和保持：进程已经保持了几个资源，又提出新的资源请求，被拒绝，也继续持有现有的资源。（破坏的话就静态资源分配，一次申请完所有）
4.循环等待：存在一个进程资源的循环等待链。（破坏的话就顺序资源分配）
死锁的处理
1.死锁预防：破坏死锁产生的必要条件中的一个
2.死锁避免：银行家算法
3.死锁的检测和解除：在分配的时候不采取任何措施，通过资源分配图，利用死锁定理，来判断是否有死锁。 当资源分配图不可完全简化，就是死锁定理。 死锁解除：资源剥夺法和撤销进程法。

死锁和饥饿
死锁：多个进程因竞争资源而形成的一种僵局（互相等待对方的资源）
饥饿：一个进程等待其他进程释放资源

进程
**进程和线程的区别 **
（1）调度：线程是独立调度的基本单位，进程是资源拥有的基本单位 （2）并发性：在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，多个线程之间也可以并发执行
（3）系统开销：进程切换系统开销大，进程切换系统开销小
（4）线程不拥有资源，在同一个进程内，多个线程共享一个进程的资源，每个线程具有自己的线程栈，线程没有独立的线程地址空间，多个线程共享一个进程地址空间。
进程和程序的区别
进程：程序的一次执行过程，一个动态的过程。存在生命周期，包括进程的创建、进程运行、进程挂起、进程结束。
程序：代码+数据的一个集合，一个静态的表示
**作业和进程的区别 **
一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程，是分配资源的基本单位。 作业是用户需要计算机完成的某项任务，是要求计算机所做工作的集合
进程调度算法
（1）先来先服务
（2）短作业优先
（3）优先级调度算法
（4）高响应比
（5）时间片轮转
（6）多级反馈队列调度

内存管理

概念
操作系统对内存的划分和动态分配
程序的装入和链接
创建一个进程先要将程序和数据装入内存。需要编译，链接，和装入这三个过程。链接就是把编译后形成的目标模块与所需的库函数链接在一起。
其中链接的方式主要有三个：
1.静态链接
2.装入时动态链接
3.运行时动态链接
覆盖与交换
是在多道程序环境下扩充内存的方法
覆盖一般时在同一个程序或进程中，常用的程序放在固定区，其余按需要放在覆盖区。在需要时，将需要调入覆盖区。
交换一般是在不同进程中进行的。就是把处于等待状态的进程从内存移到辅存，把内存空间腾出来。
区别
1、交换主要是在进程和作业之间进行
2、覆盖主要在同一个进程或作业中进行
3、打破了一个程序一旦进入主存便一直运行到结束的限制
4、打破了必须将一个进程的全部信息装入主存后才能运行的限制

内存分配方式管理方法 1. 单一分配 2. 固定分配
连续分配
主要有三种方式： 单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配
1.单一连续分配：内存分为系统区和用户区。内存中永远只有一道程序
2.固定分区：大小相等的分区和大小不等的分区
3.动态分配：
1）首次适应算法：空闲分区按地址递增形式，找到第一个满足要求的（最好，最快）
2）最佳适应算法：按空间大小递增形式
3）最坏适应算法：按空间大小递减
4）邻近适应算法（循环首次适应）
非连续分配
分页存储，分段存储，段页式存储（首先被分成逻辑段，每个段再分成页）。
分页和分段的区别：
1.页是信息的物理单位，是系统的需要；段则是信息的逻辑单位，是为了满足用户的需要
2.页的大小固定且有系统决定，而段长度可变，取决于用户编写的程序
3.分页的作业地址空间一维，单一线性地址空间；分段的作业地址空间是二维的，要给出段名和段内地址
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局部性原理
时间局部性：某个指令一旦被访问，接下来一段时间可能会被再次访问
空间局部性：程序访问了某个内存单元，接下来可能就会再一次访问
虚拟存储器
系统提供了部分装入，请求调用，置换功能之后，系统好像为用户提供了一个比实际要大得多得内存。它得大小由计算机的地址空间决定。
它的实现有三种方式：请求分页，请求分段，请求段页式
请求分页：在基本分页的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能。
只要将当前需要的一部分页面装入内存，之后需要时，再请求调用。还可以通过置换将暂时不用的换出，这就需要一定的硬件来支持：页表机制，缺页中断，地址变换机构（快表）。
页面置换算法
1.最佳置换算法（OPT）：淘汰的页面是以后不再使用的，或者是在最长时间内不会被访问到的。
2.先进先出（FIFO）：belady异常
3.最近最久未使用（LRU）:最近最长时间没有访问的
4.时钟COLCK置换算法（又称最近未用算法（Not Recently Used））
页面分配策略
1.固定分配局部置换：一开始就固定好数目，然后页面置换
2.可变分配全局置换：为系统中每个进程预先分配一定的物理块，系统自身保持一定数目的空间物理块队列。
3.可变分配局部置换：预先分配一定量，系统自身保持，如果缺页频繁，就分配。
文件分配方式
1.连续分配 要求占连续的内存空间
2.链接分配：分为显示链接和隐式链接 隐式链接对应一个磁盘块的链表，目录里包含文件的第一块和最后一块的指针。显示链接：有一个文件分配表，每个物理块的号码都放在那个文件分配表里。
3.索引分配：把每个文件的所有的盘块号都集中在一起构成索引表。
文件存储空间管理
1.空闲表
2.空闲链表
3.位示图法
4.成组链接法，适合大型文件。把顺序的N个空闲扇区地址保存在第一个空闲扇区内，其后一个空闲扇区内则保存另一个顺序空闲扇区的地址。
磁盘调度
1.先来先服务
2.最短寻找时间优先
3.电梯算法（SCAN扫描算法）
4.循环扫描算法（一个给定方向不变）
I/O控制方式
1.程序直接控制：CPU一直测试读入了没有
2.中断方式：I/O结束给CPU发中断信号
3.DMA方式：DMA控制器来处理这些东西，一个数据块读好，才会发出中断。
4.通道控制方式：I/O是专门用来负责输入/输出的处理器。从一个数据块扩展为一组数据块。实现CPU,I/O设备 ,通道的并行。
SPOOLING技术
假脱机技术。有一个输入井和输出井。将独占设备改为共享设备。空间换时间。