软件设计师中级之第二章-操作系统

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第二章 操作系统

1.进程管理

概念：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、进程控制块和数据块三部分组成。

2.进程的状态

由就绪、运行、等待三个状态组成。

3.进程的同步与互斥

直接制约关系
间接制约关系
临界资源

4.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
临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
信号量：是一种特殊的变量
P:申请资源（等待）
V：释放资源（唤醒）

互斥模型：多个进程争夺共享一个资源
同步模型：单缓冲区生产者、消费者问题

前趋图

5.死锁问题

进程管理是操作系统的核心，但如果设计不当，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，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

必要条件：互斥、保持和等待、不剥夺、环路等待。
打破四大条件能够预防死锁；死锁的避免：有序资源分配法、银行家算法。

6.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资源数时可以接纳该进程。

*进程可以分期请求资源，但资源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的时间里得到资源。

7.页式存储组织

将程序与内存均划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。
优点：利用率高，碎片偏小，分配及管理简单
缺点：开销大，可能产生抖动现象

8.段式存储

按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调入内存，段的长度可以不一样。

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。

9.段页式存储

段式与页式的综合体，先分段，再分页，1个程序有若干个段，每个段中可以有若干个页，每个页的大小相同，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、能动态连接。
缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内容也有所增加，使得执行速度大大下降。

页面置换算法：
最优算法
随机算法
先进先出算法：有可能产生“抖动”
最近最少使用算法：不会抖动，LRU的理论依据是局部性原理。
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。

10.磁盘管理

磁道
扇区
存取时间=寻道时间+等待时间，寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间；等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。

11.磁盘的调度算法

先来先服务
最短寻道时间优先
扫描算法
循环扫描

读取磁盘数据的时间包括：
（1）找磁道的时间
（2）找块（扇区）的时间，即旋转延迟时间。
（3）传输时间

12.作业管理

调度算法：
先来先服务
时间片轮转法
短作业优先
最高优先权优先法
高响应比优先法

13.文件管理

索引文件结构
索引结点：1~12

14.树型目录结构

相对路径
绝对路径：包括根目录

15.空闲存储空间的管理

位示图法

16.数据传输控制方式

程序控制（查询）方式：分为无条件传送和程序查询方式两种。
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。

程序中断方式：与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的相应速度。

DMA方式：DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、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高效。

通道方式

I/O处理机

17.虚设备与SPOOLING技术

SPOOLing是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”，SPOOLing技术通过磁盘实现。