软考中级设计师知识笔记整理--操作系统知识

四、操作系统知识

章节梳理

1.                                        
2. 操作系统具有并发性，共享性，虚拟性和不确定性4个基本特征
3. 操作系统的类型有：批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，微机操作系统，嵌入式操作系统
4. 进程通常由程序，数据，以及进程控制块（PCB）组成的。三态模型最基本有三种：运行，就绪，阻塞。如下图：
5. 
6. 同步和互斥：同步是合作进程间的直接制约问题，互斥是申请临界资源进程间的间接制约问题。
7. 进程间的同步：相互合作的进程需要在默写确定点上协调它们的工作，当一个进程到达这些点后，除了另一个进程已经完成某些操作，否则就不得不停下来等待这些操作结束。（有速匹配要求）
8. 临界资源：在多道程序系统中，各进程可以共享各类资源，但有些资源一次只能供一个进程使用。（间接产生制约问题--互斥）。临界区是进程中对临界资源实施操作的那段程序。互斥临界区管理原则是：有空即进，无空则等，有限等待，让权等待。
9. 
10. P，V操作是实现进程同步与互斥的常用方法。  
11. P操作的定义：S：=S-1，若S大于等0，则执行P操作的进程继续执行；否则，若S小于0，则置该进程为阻塞状态，并将其插入阻塞队列。
12. V操作的定义：S：=S+1，若S大于0，则执行V操作的进程继续执行；否则，若S小于或等于则从阻塞状态唤醒一个进程，并将其插入就绪队列，执行V操作的进程继续执行。
13. 
14. 箭头起点是V操作，箭头指向是P操作
15. 
16. 死锁：指的是两个以上的进程互相都因要求对方已经占有的资源，导致无法运行下去的现象。死锁是系统的一种出错状态，所以应该尽量避免和预防。
17. 产生死锁的原因：是资源竞争和进程推进顺序非法。
18. 死锁产生4个必要条件：互斥条件，请求保持条件，不可剥夺条件，环路条件
19. 死锁处理：最著名是银行家算法（*）如下图：
20. 
21. 
22. 
23. 分区存储管理：！固定分区！可变分区（动态分区方式，存储空间的划分是在作业装入时进行的，故分区的个数可以变的，分区的大小刚好等于作业的大小，不过产生碎块多，系统利用空闲分区表来管理主存中的空闲分区，请求和释放分区可以采用最佳适应算法，最差适应算法，首次适应算法，循环首次适应算法4种分配 ）！可重定位分区
24. 
25. 页式存储组织（分页存储管理）：系统将进程的地址空间划分成若干个大小相等的区域称为页。同样地，将主存空间划分成与页相同大小的若干物理块，称为块或页框。页表：系统为每个进程建立了一张页面映射表，作用是实现从页号到物理块号的地址映射，简称页表。
26. 
27. 快表：在地址映射机智中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器），它由一个组高速存储器组成，称为快表。快表用来存放当前访问最频繁的少数活动页的以及相关信息。
28. 
29. 分段式存储管理（段式存储）：作业地址空间按程序自身的逻辑关系划分成为若干个程序段，每个段是一组完整的逻辑信息。每个段都有自己的段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段也从0开始编址，段内地址是连续的，各段长度不等的。
30. 
31. 段页式存储管理：结合了分段存储管理和分页存储管理的优点，克服两者的缺点。（不过缺点：由于管理软件增加，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）
32. 页面置换算法：请求分页系统的核心问题是选择合适的页面置换算法。常用的四种：1、最佳置换算法（Optimal），一种理想化算法，这种算法的性能最好，但在实际中难以实现，常用来评价其他算法。2、先进先出（FIFO）置换算法：该算法总是最先淘汰最先进入主存的页面，即选择在主存中驻留时间最久的页面淘汰。这是一种最直观，也是性能最差的算法。它有Belady异常（就是有可能产生抖动）。3、最近最久未使用（LRU）置换算法：该算法是选择最近最久未使用的页面淘汰，在实现时需要硬件的支持（寄存器或栈）4、最近未使用置换算法：该算法将最近一段时间未使用过的页面换出，是一种LRU的近似算法。
33. “没有使用快表”；说明每读一次需要读表，每个块需要两次内存访问。
34. 指令只产生一次缺页中断，操作数产生两次缺页中段。
35. 文件的物理结构：连续结构，链接结构，索引结构。UNIX文件系统采用的是三级索引结构，inode是文件系统中基本的构件，它表示文件系统形结构的节点。UNIX有直接，一级间接，二级间接，三级间接4种寻址方式。
36. 
37. 
38. 
39. 文件存取方法：1、顺序存取2、随机存取3、按键存取
40. 文件存储空间的管理：常用的空闲空间管理方法有空闲区表、位示图（*）、空闲块链、成组链接法。
41. 位示图：
42. 位示图特点：位示图的大小由磁盘空间的大小（物理块总数）决定，位示图的描述能力强，适合各种物理结构。

1.  

错题整合

• 盘块大小/盘块号=索引块含N盘块号
• 逻辑地址和物理地址的转化：先用逻辑地址/页面大小等于物理地址。（一般页面大小和逻辑地址都要转换成二进制，2^13=8192即8k   2^12=4096即4k）
• 关于位示图大小计算：（磁盘容量*（1024/物理块大小））/系统字长
• 实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。分为硬实时和软实时，硬实时要求在规定的使劲按内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能完成操作即可。
• 当有进程运行时，其他进程访问信号量，信号量就会减一。
• 键盘设备作为输入设备，每当用户按下或释放某一按键时，会产生一个中断。
• 单缓冲区和双缓冲区的计算：单｛每个盘块读入时间+送至用户区时间｝*文件大小+处理时间 双：每个盘块读入时间*文件大小+送至用户时间+处理时间
• 系统初始化过程分为3个主要环节，按照自底向上，从硬件到软件的次序依次为：片级初始化，板级初始化，系统级初始化。
• 设计操作系统时不需要考虑语言编译器的设计实现。
• （*）信号量的值小于0时，表示没有可用资源，其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数。
• 全文件名应该从根目录开始
• PV操作是操作系统提供的具有特定功能的原语。利用PV操作可以实现资源的互斥使用