操作系统（考试要点）

设备独立性

设备独立性：在用户程序中不直接使用物理设备名而只使用逻辑设备名。
设备独立性优点：1、使得设备分配更加灵活，提高了设备的利用率；2、可以实现I/O重定向。
实现设备独立性：在驱动程序之上设置一层与设备无关的软件。其功能：
1、向用户层软件提供统一接口 ;应用范围为用户程序
2、设备无关程序负责将设备名映射到相应的设备驱动程序 ;设备独立性的实现做法
3、设备保护 ;安全性
4、协调不同设备数据块的差异 ;可靠性
5、差错控制 ;

Spooling技术

此时的外围操作与CPU对数据的处理同时进行，在联机情况下实现的同时外围操作。

P、V操作

P(s)：将信号量s的值减1，若结果小于0，则调用P(s)的进程被阻塞，并进入信号量s的阻塞队列中；若结果大于等于0，则调用P(s)的进程继续运行。
V(s)：将信号量s的值加1，若结果不大于0，则调用V(s)的进程从该信号量阻塞队列中释放，唤醒一个处于等待状态的进程，将其转换为就绪状态，调用V(s)的进程继续执行；若结果大于0，则调用V(s)的进程继续执行。
1、P操作意味着进程申请一个资源，求而不得则阻塞进程；V操作意味着释放一个资源，若此时还有进程在等待获取该资源，则被唤醒
2、若信号量的值为正数，该正数表示可对信号量进行的P操作的次数，即可用的资源数。信号量的初值一般设为系统中相关资源的总数，对于互斥信号量，初值一般设为1。
3、若信号量的值为负，其绝对值表示有多少个进程申请该资源而又不能得到，在阻塞队列等待，即在信号量阻塞队列中等待该资源的进程个数。
设置互斥信号量mutex，初值为1，表示只有一个进程可以用P操作将mutex的值减至0，此时其他试图进入临界区的进程会因执行P(mutex)而阻塞，从而保证后续进程在mutex信号量上阻塞，形成互斥。
mutex的取值范围为[-(n-1),1]，其中n为试图进入临界区的进程个数。

操作系统的特征

并发：多个进程可以在同一时间间隔内运行。
共享：内存中并发执行的程序共享计算机的硬件资源和软件资源。
随机性：各个程序何时运行，每到程序运行的时间，运行的顺序都是不确定且不可预知的。
虚拟性：物理实体可映射为一个或多个逻辑对象。

联机、脱机

联机：I/O操作直接在计算机上运行，联机时，用户正在使用计算机。
脱机：I/O操作在计算机以外的要进行操作的设备上运行，当需要时，再把相应操作传送到计算机上。
假脱机：I/O操作不直接传送到计算机或I/O设备上，而是先传送在存储设备中，典型的例子是打印。
批处理：用户输入一批作业到输入设备中，主机处理后，再成批输出。

实时

实时就是“立即”的意思。指计算机要能及时地响应外部事件的请求，并以足够快的速度完成对事件的处理。
实时操作系统：资料查询系统、信息处理系统、银行系统、铁路系统、民航飞机订票系统。

文件组织形式

文件的组织形式：物理结构组织和逻辑结构组织。
物理结构：逻辑文件在物理存储空间中存放方法和组织关系。
逻辑结构：从用户的观点出发观察到的文件组织形式，用户可以直接处理，独立于文件的物理特性。
逻辑结构：流式文件、记录式文件(顺序文件，索引文件，索引顺序文件)
顺序文件：一种是串式，一般按照时间进行排序；一种是按照关键字顺序排列。
索引文件：需加入索引表，索引表本身是定长记录的顺序文件，通过索引可以成百上千倍地提高访问速度。
索引顺序文件：将顺序文件中的所有记录分为若干个组，并给每组的第一个记录建立一个索引。索引文件和索引顺序文件都大大提高了存取的速度，但因为加入了索引表，增加了存储空间。
流式文件与记录式文件最主要区别，流式文件是无结构文件，而记录式文件是有结构文件。
流式文件：文件内的数据不组成记录，只是依次的一串信息集合。
记录式文件：一种有结构的文件，文件中的数据由若干条定长或不定长的记录构成，每条记录又由若干数据项构成。(即逻辑上的一组连续的记录的集合)
定长记录式文件更便于检索和修改。
索引文件：按关键字建立索引表，并且索引表可以按关键字排好序。
索引：物理块；索引文件：记录的方式。
文件的存取方法：
顺序存取：按照记录的排列顺序或字符的先后顺序逐个存取的方法叫做顺序存取。
直接存取：根据需要任意存取文件中的记录或物理块的方法。
按键存取：按给定的键值存取对应的记录。

临界资源

临界资源：各进程互斥访问，实现共享的资源(即一次只允许一个进程使用的系统资源)。
临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码。
临界区调度原则：
1、一次至多一个进程能够进入临界区内执行。 ;调度前
2、如果已有进程在临界区内，其他试图进入的进程应当等待。 ;调度时
3、进入临界区内的进程应在有限时间内退出，以便让等待进程中的一个进入。 ;调度后续

死锁

原因：
1、并发进程对临界资源的竞争
2、并发进程的推进顺序不当
条件：
1、互斥条件
资源的使用是互斥的
2、请求与保持条件
一个进程得到资源并再请求资源时，若请求的资源不能得到，已得到的资源也不会释放。
3、不剥夺条件
当进程得到资源后，只能由其自身主动释放。
4、环路等待条件
系统中若干进程形成环路，每个进程都在等待相邻进程正占用的资源，形成永远等待。
破坏条件1：使资源可同时访问而不是互斥使用，受资源本身特性限制，此法可行性较差。
破坏条件2：进程必须获得所需要的所有资源才能运行——静态分配，此法会严重降低资源利用效率。
破坏条件3：采用剥夺式调度方法——申请新资源前先释放已占用资源，申请不到新资源则释放已占用资源，此法适用于CPU和内存。
破坏条件4：这种不会导致死锁。

设备管理

设备分类：独占设备，共享设备，虚拟设备；字符设备，块设备；存储类设备，输入输出设备，通信设备。
设备控制方法：程序循环访问方式，中断驱动方式，直接内存访问方式，通道方式。
1、CPU不断地发送I/O测试指令用于测试设备控制器的忙/闲标志位。
2、当某进程要启动某个I/O设备时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
3、以数据块为传送的基本单位，数据直接从设备送入内存，或者直接读出内存，数据块的传送是在控制器的控制下完成的。
4、把对一个数据块的读写为单位的干预，减少为对一组数据块的读写及有关的控制和管理为单位的干预。

页面分配策略

1）固定分配方式
（1）进程平均分配法
（2）进程按比例分配法
（3）进程优先权分配法
2）可变分配方式
3）进程的最小物理块数
页面调入策略
1）请求页调入
2）预先页调入
页面置换策略
1）全局置换
2）局部置换

进程调度

可能引发进程调度的时机：
正在运行的进程运行完毕；
运行中的进程要求I/O操作；
执行某种原语操作导致进程阻塞；
比正在运行的进程优先级更高的进程进入就绪队列；
分配给运行进程的时间片已经用完。

进程状态转换

运行->就绪：正在运行的进程被操作系统中断执行。
就绪->运行：CPU空闲，OS就从就绪队列中选中一个就绪进程并分配CPU。
阻塞->就绪：处于阻塞状态的进程，由于等待的事件到来而不需要再等待时。
运行->阻塞：正在运行中的进程需要等待某些事件（如I/O请求）的发生时。
挂起：将其从内存交换到磁盘上，暂时释放其所占用的部分资源。
挂起的进程：就是被交换出了内存的进程，不参与低级调度，平滑系统操作负荷，在解除挂起之前不能立即执行。
挂起就绪：进程具备运行条件，但目前不在内存中，需要被系统调入内存才能执行。
挂起阻塞：进程在等待某一事件或条件并且该进程目前不在内存中。