软考连载(二)

一.进程

​ 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，它由程序块、进程控制块(PCB)和 数据块 三部分组成。

​ 进程与程序的区别进程是程序的一次执行过程，没有程序就没有进程。

​ 程序是完全某个特定功能的一系列程序语句的集合，只要不被破坏它就永远存在，程序是一个静态的概念，而进程是一个动态的概念。他由创建而产生，完成任务后因撤销而消亡，进程是系统进行资源分配与调度的独立单位，而程序不是。

二.进程调度-进程状态转化图

三.进程管理-进程的同步和互斥

1. 直接制约关系

2. 间接制约关系

3. 临界资源

4. 互斥:如千军万马过独木桥

   同步:速度有差异,在一定的情况停下来等待

四.进程管理-PV操作

临界资源（s）:多进程之间需要互斥方式对其进行共享的资源,如打印机,磁带机

P(s) ==> s-1 【申请】

V(s) ==> s+1 【释放】

五.PV操作–前趋图

进来的箭头代表 P 操作；

出去的箭头代表 V 操作；

六.进程管理–死锁问题

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，

如果一个进程在等待一个不可能发生的事情，则进程九死锁了，二如果一个或者多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

例题：系统中有5个进程，每个进程需要4个系统资源，如果系统至少有多少个资源，则不会发生死锁？？？

===》为每个进程分配所需要的资源数少1的资源，同时系统保留一个资源，系统就不会产生死锁。

形成死锁的四个因素：：

1. 互斥
2. 环路等待
3. 保持和等待
4. 不可剥夺

死锁的预防：打破四个形成因素

​ 银行家算法：当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以可以接纳该进程。

​ 进程可以分期请求资源，但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尚需要的资源数时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进 程在有限时间里得到资源。

​ 有序算法

7.1 存储管理–页式存储组织

页式存储：将程序与内存均划分成同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。

逻辑地址 = 页号 + 页内地址

物理地址 = 页帧号 + 页内地址

例题：页面大小4k，则逻辑地址10 1100 1101 1110 对应的物理地址：110 1100 1101 1110

优点：利用率高，碎片小，分配管理简单

缺点：增加了系统开销；可能产生抖动现象（颠簸）

页表：

页号、页帧号、状态位（1-在内存；0-不在）、访问位（1-最近访问；0-最近未被访问）、修改位（1-内容被修改；0-没有被修改）

7.2存储管理–段式存储组织

段式存储：按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调如内存，段落的长度可以不一样。

优点：多道程序共享内存，各段程序修改互不影响

缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大。

段表：

段号、段长、基地址

7.3存储管理–段页式存储组织

段页式存储：段和页的综合体，先分段，再分页，1个程序有若干个段，每个段可以有若干个页，每个页的大小相同，但是每个段的大小不同。

优点：空间浪费小，存储共享容易，存储保护容易，能动态链接

缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，要硬件以及占用的内容页有所增加，使得执行效率大大下降。

7.3存储管理–页面置换算法

最优算法（OPT）：

随机算法（RAND）：

先进先出算法（FIFO）：有可能产生”抖动“，例如432143543215，用三个页面，比4个缺页要少。

最近最少使用算法（LRU）：不会”抖动“，理论基础”局部性原理“

时间局部性：刚被访问的内容，立即又被访问

空间局部性：刚被访问的内容，临近的空间很快被访问。

7.4 存储管理–磁盘管理

存取时间 = 寻道时间 + 等待时间

寻道时间：磁头移动到磁道所需要的时间

等待时间：等待读写的扇区转到磁头下方所要的时间

7.4 存储管理–磁盘调度算法

先来先服务（FCFS）

最短寻道时间优先（SSTF）

扫描算法（SCAN）:也叫【电梯算法：1 -> 2 -> 1->2】

循环扫描算法（CSCAN）【1 ->2 ; 1 -> 2;】

7.4 存储管理–读取磁盘数据时间计算

1. 寻找道时间
2. 寻找块（扇区）的时间，即旋转延迟时间
3. 传输时间

例题：已知从一个道道另外一个道10ms，每个块之间相差10道，旋转延迟时间100ms，传输时间2ms，则要读取100块的数据，需要的时间：

((10x10)+100+2) x 100 == 220000ms

8.1 作业管理–作业状态与作业管理

8.2 作业管理–作业调度算法

先来先服务（按照请求顺序依次完成）

时间片轮转法（CPU时间片控制，时间片到就发生调度）

短作业优先法（谁的执行时间短，谁先来完成）

最高优先权优先法（根据优先级顺序，优先级高的优先）

高响应比优先法（响应比 = 作业的等待时间 / 执行时间）

9.1文件管理–索引文件结构

1. 直接索引
2. 一级索引
3. 二级索引
4. 三级索引

9.1文件管理–树形目录结构

9.1文件管理–数据传输控制方式

1. 程序控制（查询）方式：分为无条件传送和程序查询方式，方法简单，硬件开销小，但I/O能力不高，严重影响CPU的利用率。

2. 程序中断方式：与程序控制方式相比较，中断控制方式因为CPU无需等待二提高了传输请求的响应速率。

3. DMA方式：是为了再主存和外设之间实现高速，批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都有效。与CPU无关，处理过程直接由硬件完成。

4. 通道方式：

5. I/O处理机：

9.2 设备管理 – 虚拟设备与SPOOLING技术

【假脱机技术】