【软考程序员学习笔记】——操作系统
目录
一、操作系统的五大功能
二、操作系统的分类
三、进程三态模型
四、信号量机制
五、PV机制、互斥和同步
六、虚拟存储器
七、设备管理
直接程序控制
八、磁盘调度
九、磁盘调度算法
十、文件路径
十一、文件命名要求
文件夹命名规则
十二、文件管理
十三、文件类型
文件类型和文件后缀名的对应关系
十四、系统的安全
系统的安全
十五、用户权限管理
十六、用户界面
一、操作系统的五大功能
进程管理:进程控制、进程同步、进程通信、进程调度。
文件管理:文件存储空间管理、目录管理、文件的读写管理、存取控制。
存储管理:存储分配与回收、存储保护、地址映射(变换)、主存扩充。
设备管理:对硬件设备管理，对输入输出设备的分配、启动、完成和回收。
作业管理:任务、界面管理，人机交互、图形界面、语音控制、虚拟现实。
二、操作系统的分类
批处理操作系统:单道批和多道批操作系统。
分时操作系统: 一个计算机系统与多个终端设备连接，特点:多路性、独立性、交互性和及时性。
实时操作系统:实时控制系统和实时信息系统，交互能力要求不高，可靠性要求高。
网络操作系统:方便有效共享网络资源，提供服务软件和有关协议的集合，主要的网络操作系统有:Unix、Linux和Windows Server系统。
分布式操作系统:任意两台计算机可以通过通信交换信息，是网络操作系统的更高级形式，具有透明性、可靠性和高性能等特性。
微机操作系统:Windows:Microsoft开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统和Linux:免费使用和自由传播的类Unix操作系统，多用户、多任务、多线程和多CPU的操作系统。
嵌入式操作系统:运行在智能芯片环境中，特点:微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性。
三、进程三态模型
四、信号量机制
进程通信:各个进程交换信息的过程。
分类:同步(直接制约)、互斥(申请临界资源间接制约)
信号量S:整型变量，并根据控制对象进行赋值。S≥0表示资源可用数，S<0表示排队进程数。
分类:公用信号量(互斥)、私用信号量(同步)
五、PV机制、互斥和同步
互斥模型:多进程共享一台打印机。
同步模型:单缓冲区生产者、消费者问题;多缓冲区生产者、消费者问题。
在单缓冲区生产者消费模型中:s1、s2是同步信号量，s1的初值为1，s2的初值为0。
如果是多缓冲区生产者消费者问题，则:s1、s2是同步信号量，s1的初值为n，s2的初值为0(n表示缓冲区可以容纳的产品数量)
系统不可能发生死锁的最小资源数 (w-1)*m+1<=n
六、虚拟存储器
虚拟存储器:利用外部辅存暂存主存待加载的数据，组成主存+辅存的虚拟存储结构。
虚拟存储器的最大容量是由计算机系统的地址结构和外存空间决定的。
采用虚拟存储器的目的是扩大用户的地址空间。
局限性:时间局限性、空间局限性。
实现方式:请求分页系统、请求分段系统、请求段页式系统。
七、设备管理
CPU与外设之间进行交换数据的方式：
直接程序控制
立即程序传送方式:I/O接口总是准备接收来自主机的数据或向主机输入数据，无需查看接口的状态；
程序查询方式:CPU通过查询执行程序查询外设的状态进行判断是否准备好，I/O设备不主动反馈信息；
中断方式:I/O接口准备好后会发送中断信号通知CPU，CPU确认后保存正在执行程序现场转而执行I/O中断服务程序；
直接存储器存取DMA方式:数据的传送由DMA控制器进行控制，不需要CPU的干涉，只能进行简单的数据传送操作；
八、磁盘调度
磁盘调度:采用适当的调度算法，使各进程对磁盘的平均访问时间最小。
硬/磁盘的主要技术指标:道密度、位密度、存储容量、平均存取时间、寻道时间、等待时间、数据传输率。
数据读取时间:通常由磁道搜索、扇区搜索、数据传输三个部分组成。
驱动调度:先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、单向扫描调度算法。
九、磁盘调度算法
先来先服务算法：该算法实际上不考虑访问者要求访问的物理位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。有可能随时改变移动臂的方向。
最短寻找时间优先调度算法：从等待的访问者中挑选寻找时间最短的那个请求执行，而不管访问者的先后次序。这也有可能随时改变移动臂的方向。
电梯调度算法：从移动臂当前位置沿移动方向选择最近的那个柱面的访问者来执行，若该方向上无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。
单向扫描调度算法：不考虑访问者等待的先后次序，总是从0号柱面开始向里道扫描，按照各自所要访问的柱面位置的次序去选择访问者。在移动臂到达最后一个柱面后，立即快速返回到0号柱面，返回时不为任何的访问者提供服务，在返回到0号柱面后，再次进行扫描。
十、文件路径
绝对路径:从根目录开始的路径(如:C:\usernamedesktopdocumentABC.docx)
相对路径:从用户当前工作目录下开始的路径(如:documentABC.docx)
十一、文件命名要求
文件夹命名规则
- 最大长度为255个字符；
- 允许使用英文字母，数字、¥、@、&、+、（）、下划线、空格、汉字等，不允许使用？、*、<、>、：、/、|、”
- 在操作系统中搜索时可以用*匹配0个或多个字符，用？匹配任何一个字符。
十二、文件管理
建立文件夹结构:建立适合自己的文件夹结构，注意控制文件夹结构的级数和每个文件夹中文件的个数(级数不要超过5级，每个文件夹的个数控制在100以内)
文件和文件夹命名:规范的对文件夹和文件命名方便查看和检索。
数据备份backup:对关键数据定期及时的备份，以免数据被毁造成重大损失。
十三、文件类型
文件类型和文件后缀名的对应关系
十四、系统的安全
系统的安全
系统级:主要任务是不允许未经核准的用户进入系统，主要措施有:注册和登录
用户级:对所有用户分类和对指定用户分配访问权，设置不同的存储权限分为超级用户、系统操作员和一般用户。
目录级:保护系统中的各种目录而设计的。
文件级:通过系统管理员或文件主对文件属性的设置来控制用户对文件的访问用户对文件的访问，包含:用户访问权、目录访问权限及文件属性权限。
十五、用户权限管理
windows中系统对用户的默认权限情况:
Administrators:管理员组，用户对计算机/域有不受限制的完全访问权。
Power Users:高级用户组可以执行除了为Administrators组保留的任务外的其他任何操作系统任务。
Users:普通用户组，这个组的用户无法进行有意或无意的改动。
Everyone:所有的用户，这个计算机上的所有用户都属于这个组。
Guests:来宾组，来宾组跟普通组Users的成员有同等访问权，但来宾账户的限制更多。
十六、用户界面
用户界面(Userinterface):计算机中实现用户与计算通信的软件、硬件部分总称，也称之为用户接口或人机界面。
用户界面设计原则:简易性、用户的语言、记忆负担最小化、一致性、利用用户的熟悉程度、从用户的观点考虑(最关键的判断点)、排列分组、安全性、人性化。