高项-系统架构师 第一章 操作系统

参考书：系统架构设计师考试全程指导 （第2版）
第一遍看书，后续做题还会完善

一、操作系统

1、操作系统类型：

批处理操作系统：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行
分时操作系统：交互性、多用户同时性、独立性
实时操作系统：专用、不强调资源利用率、及时响应、高可用
网络操作系统：互操作性、协作处理
分布式操作系统：统一操作系统、逻辑上紧耦合

2、操作系统的结构

无序结构/整体结构/模块化组合结构:
层次结构：
面向对象结构：
对称多处理结构：
微内核结构：
现代操作系统大多拥有两种工作状态：核心态、用户态

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二、处理器管理

1、进程状态

一个进程对应一个程序，一个程序可能对应多个进程
进程由程序、数据和进程控制块（PCB-进程存在的唯一标识）组成
进程从创建到消亡的生命周期可以由一组状态进行刻画：三态模型和五态模型
三态：运行、就绪、等待（假设所有进程都在内存中）
五态：（进程挂起）
注：图需要理解P5

2、信号量与PV操作

计算题不理解 P9

3、死锁问题

a) 死锁：

多个进程间相互等待对方资源，在得到对方资源前又不释放自己的资源

b) 必要条件：

根本原因是系统提供的资源个数小于并发进程要求的该类资源数；互斥条件、保持与等待条件、不可抢占条件、循环等待条件

c) 银行家算法:

分配资源前看清楚资源分配后是否会导致系统死锁，如果死锁就不分配
计算题不理解 P11

d) 解决死锁策略：

死锁预防：破坏死锁必要条件
死锁避免：如银行家算法
死锁检测：判断系统是否处于死锁
死锁解除：与死锁检测结合，采用剥夺收发，资源强行回收

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三、管程与线程

每个管程管理一个临界资源。申请进程必须互斥进入管程。

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四、文件管理

1、文件逻辑组织：

用户可见结构，分为无结构字符串流文件和有结构记录文件两种

a) 常见记录结构：

连续结构（按生成的先后顺序排列）、多重结构（多重文件把记录和记录名排列成行列式结构）、转置结构、顺序结构

2、文件物理组织：

存储设备划分成若干个大小相等的物理块

a) 常见文件物理结构：

连续文件（顺序文件）、串联文件（非连续物理块，形成链接队列，解决存储器碎片问题，搜索效率低）、索引文件（即适用顺序存取，又适用随机存取，但增加了存储开销）

3、树形目录结构

a) 存储空间管理

空闲表法:空闲区建立空闲表
空闲链表法：空闲盘块链、空闲盘区链
位图法：二进制表示磁盘的盘块适用情况
成组链接法：将空闲表和空闲链表结合，适用于大型文件系统

4、存储管理

a) 地址变换
静态重定位：虚空间程序执行前，占用连续内存空间
动态重定位：程序执行过程中，可对内存进行非连续分配
b) 存储组织
虚拟存储器可分为：单一连续分区、固定分区、可变分区、可重新定位分区、页式、段式、段页式
c) 存储管理
虚拟存储器涉及：调入策略、放置策略、置换策略

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五、作业管理

1、作业状态

提交—后备—执行—完成

2、作业调度

高级调度（批处理）—中级调度（内外存调入调出）—低级调度（处理器在就绪进程间的分配）
后备态—执行态—完成态
a) 调度算法
先来先服务（FCFS）：不利于短作业
短作业优先（SJF）：不利于长作业
相应比高者优先（HRN）：介于上边两种的折中算法
优先级调度

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六、设备管理

1、数据传输控制方式

程序控制方式：
程序中断方式：
DMA方式：
通道方式：
输入输出处理机：

2、磁盘调度算法

访问磁盘时间 = 寻道时间（决定因素）+ 等待时间 + 数据传输时间
FCFS算法：先来先服务
SSTF算法：最短寻道时间
SCAN算法：磁头前进方向上最短查找时间优先算法
N-SCAN算法：扫描开始前已等待服务的请求提供服务
C-SCAN算法：循环扫描

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七、网络操作系统

网络驱动程序+子网协议+应用层协议