SCU操作系统复习

OS

一、计算机系统概述

基本构成

处理器（CPU）：控制操作，执行功能

• 存储器：MAR（地址寄存器）和MBR（缓冲寄存器）
• 指令寄存器（IR）
• mode bit inCPU：

内存（Main memory）：存储数据和程序

输入输出模块（I/O module）：辅助内外的数据移动

系统总线（System，bus）：模块之间的通信

特殊处理机制

中断：提高CPU效率（进程替换），使CPU在I/O操作执行过程中，执行其他的指令

二、操作系统概述

目标和服务

1. 方便；有效；扩展性强
2. 程序开发和运行，系统访问，I/O设备访问，文件访问控制，错误检测和相应记账

操作系统发展史

• 早期40-50串行处理：没有操作系统，直接和硬件打交道

  ​ 存在问题：调度和准备时间

  ​ 开始出现系统软件工具

• 简单批处理50-60：IBM 701/704**（没有进程）**

  ​ 核心：监控程序（monitor）

  ​ 利用切换来实现中断，处理器交替释放和获取权利给监控程序

• 多道批处理系统50-60

  ​ 核心：足够的内存空间和多道的程序设计

• 分时系统60-70（终端）：IBM 7094

  ​ 核心：多个用户分享处理器的时间，有交互

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ihfB0aac-1655216503140)(OS_Note.assets/image-20220612143657733.png)]

  Unix

  1. 最初在贝尔实验室开发，吸收了Multics的思想，1970年在PDP-7运行。

  2. 重点：

  3. [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-29utnb3X-1655216556292)(OS_Note.assets/image-20220614222018688.png)]

     ​ Unix系统移植到了PDP-11上，暗示着Unix将被广泛使用

     ​ C语言重写了Unix

  4. 后续：AT&T参与开发并且改进

     ​ 1982 年，贝尔实验室将UNIX 的多个AT&T 变体合并成为了一个系统

  Linux

  1. Linux 最初是IBM PC ( Intel 80386) 上所用的一个UNIX 变体
  2. Linus Torvalds 编写（1991年）；网上多人作出了重大贡献
  3. Linux 免费且源代码公开
  4. 今天， Linux已成为功能全面的UNIX 系统
  5. Linux 高度模块化且易于配置；源代码公开易于调整
  6. 没有采用微类核，但是由于其特殊的模块结构，因而也具有很多微内核方法的优点。

  Minix

  1. Minix是一种基于微内核架构的类UNIX计算机操作系统，于1987年由Andrew S. Tanenbaum教授发布
  2. 最初：为了课堂教学开发
  3. 优点：适用于低端的个人电脑、资源受限制系统和嵌入式应用
  4. 启发了Linux的诞生

三、进程(process)

产生背景

1. 进程的概念、目标、定义

   进程是正在运行的程序；可分配给处理器并由处理器执行的一个单元

2. 进程、程序（在磁盘上的永恒的存在）、线程的关系和异同点

   程序是永存的；进程是暂时的，是程序在数据集上的一次执行，有创建有撤销，存在是暂时的

   进程有一定的生命期，而程序是指令的集合

3. 多个切换的关系：进程状态切换、进程切换、CPU mode的切换

4. 时钟中断：避免进程超时后仍要继续运行，当前进程切回就绪态，调入下一个进程执行

5. 模式切换：操作系统和用户程序切换

6. 进程：程序代码段、与代码相关联的数据集（两个基本元素）和进程控制块

7. 进程控制块：一种数据结构，存放进程相关信息，可以中断和恢复进程的执行

8. 上下文切换：保存当前进程的状态，恢复另一个进程的状态

HOW

1. 进程控制块PCB

2. 五状态图

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LG07o4nO-1655216503142)(OS_Note.assets/image-20220612143746577.png)]

3. 单挂起模型

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-d94tQRG5-1655216503143)(OS_Note.assets/image-20220612143817297.png)]

4. 进程的理解

   • OS角度：访问所需求的文件（老师，视角全面）
   • CPU角度：进程的切换和OS控制（规则）
   • process角度：只管执行代码（学生，视角狭窄，只管本身）

5. 进程切换的理解

   • 进程状态的切换：状态图，切换时系统状态会发生改变（进程不能自己改变自己的状态）

     系统状态的切换不一定导致进程状态的切换（进程请求系统调用接口）

   • 进程的切换：复杂成本更高，产生中断不一定有进程的切换

   • CPU mode/态切换：切换下一条指令/将程序计数器置为中断处理程序的开始地址。

四、线程

目标：进一步提高CPU的利用率（人为创建线程）

PCB和TCB：先有进程控制块，后有线程控制块

用户态线程ULT和内核态线程KLT

用户态线程被阻塞，那么整个进程将会被阻塞；内核态线程被阻塞，会被系统感知，从而调用下一个线程，保证进程的继续运行

五、并发性，互斥与同步

核心：进程和线程的管理

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Qxhn5QP0-1655216503143)(OS_Note.assets/image-20220612143914971.png)]

临界区：并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区

临界资源：共享变量所代表的资源称为临界资源

进程的交互与存在的问题

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Zn1pYevD-1655216503144)(OS_Note.assets/image-20220612143947159.png)]

互斥的要求

核心：驻留临界区时间有限、进程之间的干涉问题、临界区权限的分配问题

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IdUzjfQo-1655216503144)(OS_Note.assets/image-20220612144026306.png)]

互斥的实现

​ 中断屏蔽

​ 机械指令

信号量

分类：一般（整数类型的count）、二元（只能去0或1）、互斥（针对同一信号量）和强信号量（阻塞进程出队规则固定，弱信号量相反）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Gsvb8diB-1655216503144)(OS_Note.assets/image-20220612144112859.png)]

semwait和semsignal

semwait：申请资源，-1，判断是否负数为阻塞进程

semsignal：释放资源，+1，判断是否<=0释放进程

同步和互斥并存时，先处理同步（semwait）即判断进程是否具备执行的条件（抢占临界资源的资格）

应用

进程数目，可申请资源数目mutex（仓库）、分析关系

同步信号量和互斥信号量（都要以0为判断点）

信号量的数目代表关系，信号量代数总和是资源的数量

生产者-消费者

读者-写者

引入局部变量的原因m

存在的不公平问题（饥饿的写）

Monitor管程（简化信号量）

cwait(挂起)

csignal(执行)

消息传递

分类：阻塞和非阻塞

send（des,mes）

receive(src,mes)

寻址

直接

间接(信箱)

只处理同步没处理互斥？

六、死锁和饥饿

死锁原理

死锁：相互竞争系统资源或者进行通信的进程间的永久阻塞（饥饿的一个子集）

饥饿：具备执行条件的进程得不到执行

可重用资源：指一次仅供一个进程安全使用且不因使用而耗尽的资源：、I/0 通道、内存和外存、设备，以及诸如文件、数据库和信号之类的数据结构

可消费资源：可被创建（生产）和销毁（消耗）的资源 （信号量）：可消耗资源的例子有中断、信号、消息和1/0 缓冲区中的信息。

资源分配图：进程、资源、资源数量、有向箭头、方框（S）、圆圈（进程）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-eCbqjEHs-1655216503145)(OS_Note.assets/image-20220614152817186.png)]

条件：

1. 互斥
2. 占有且等待
3. 不可抢占
4. 循环等待

允许发生

鸵鸟算法

死锁控制

死锁预防

互斥：临界资源的访问限制

占有且等待：一次性请求所有资源

不可占有：被拒绝后释放占有资源

消除循环等待：资源的线性顺序

死锁避免（动态）

进程启动拒绝（矩阵）

满足关系：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nAxTDrGf-1655216503145)(OS_Note.assets/image-20220612144152667.png)]

进程启动条件:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CzpwHnjs-1655216503146)(OS_Note.assets/image-20220612144219666.png)]

资源分配拒绝

状态：当前资源的分配状况

安全状态：可以找到可行的进程执行序列

需求矩阵：C-A

银行家算法（动态）

过程

1. 进程请求，状态改变
2. 判断改变后的状态是否安全
3. 不安全的话就拒绝这个请求，回退
4. 最终还是不行，会选择某个进程收回其已持有的资源

特点

1. 事先声明进程请求的最大资源
2. 占有资源不能退出

死锁检测

过程

1. T时刻对进程的需求Q（动态需求数）矩阵
2. 找全0行向量，标记
3. W=V
4. W更新，A更新（不能更新这表示出现死锁）

检测后处理

1. 杀死所有进程
2. 回退到某个检查点
3. 连续退出进程
4. 连续抢占资源

处理原则

1. 耗费时间少
2. 进程输出行数最少
3. 估计剩下时间最长
4. 分配资源最少
5. 最低优先级

鸽笼原理求最大资源进程数

七、内存管理

术语

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AUcCSvG6-1655216503147)(OS_Note.assets/image-20220612144246010.png)]

内存管理需求

1. 重定向（重新定位物理地址）

   （进程挂起等状态后改变，进程相关数据的地址变化）

   作业的逻辑地址翻译成内存的物理地址（重定位寄存器）

   基址寄存器

   限界寄存器

2. 逻辑组织

3. 保护（运行时进行地址安全检查）

4. 共享

5. 物理组织

内存分区

术语：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TA7AsIRf-1655216503148)(OS_Note.assets/image-20220419111925082.png)]

固定分区：内部碎片，利用率低

两种分配方式：1.时间换空间；2.空间换时间

动态分区：外部碎片（内存划分切换时，需要的内存不同）

空闲分区表：

空闲分区链：

适配规则

最佳适配：大小最接近的区域（从头到尾，但容易导致外部碎片）

首次适配：遍历发现的第一个（头部容易形成很多的外部碎片）

邻近适配：上一次的适配地址开始（查找指针）

快速适应：分类链表，空间换时间

外部碎片压缩技术

拼接和紧凑

动态重定位技术

缺点：需要对程序和数据的地址加以修改，故程序当前无法执行（需要等待，CPU时间浪费）

伙伴系统（二叉树）

关键：一劈两半，释放后合并，迭代伙伴，严格大于一半才可以分配

实例：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bC5rczEX-1655216503148)(OS_Note.assets/image-20220419114459394.png)]

物理地址翻译过程

分页

页帧：内存块

页号+页帧推算物理地址：

缺页：所需要的页不在CPU中

抖动：连续的缺页造成的情况

页表：每个进程加载都有一个页表

• valid bit：是否在CPU中
• use bit：是否最近使用
• dirty bit：是否修改

分段

段号和偏移量

根据段号划分段的数量，根据偏移量划分段页内偏移量（不会影响可寻址空间的大小）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-aNGuPW8y-1655216503149)(OS_Note.assets/image-20220517103840582.png)]

八、虚拟内存

术语：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OMnMJwiq-1655216503149)(OS_Note.assets/image-20220424102620297.png)]

常驻集：进程执行的任何时候都在内存的部分称为进程的常驻集(resident set)

缺页中断：导致CPU执行两次中断，两次磁盘I/O

局部性原理：程序的指令无论是顺序、分支、循环都会在小区域内有局部性

页表指针：指向对应进程的页表的首地址

多级页表：解决单层页表浪费过多空间的问题（根页表常驻内存），但是会有多次内存访问

倒排表：

• 解决问题：页表大小和寻址空间成正比

• 哈希函数和哈希冲突

• 页号

• 进程标识符

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-koungtE9-1655216503150)(OS_Note.assets/image-20220517104904528.png)]

转换检测缓冲区（TLB）：高速缓存且并发访问；最坏情况：TLB miss+Page fault；更新和更新局部性实现

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tp0iZy8Y-1655216503151)(OS_Note.assets/image-20220517104952099.png)]

页的大小设置问题

• 太大：内部碎片
• 过小：过多的页表项

缺页率增加原因：相关性变差，局部性降低
缺页率降低的原因：尺寸变大，容量增大了

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-j7BEbJZI-1655216503152)(OS_Note.assets/image-20220517105119807.png)]

段页式管理

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LtC6kqQB-1655216503152)(OS_Note.assets/image-20220517105325746.png)]

置换策略

原则：换出的页应该是近期最不可能被访问的页，基于过去的访问行为

帧锁定：操作系统内核、控制指令、I/O缓冲区（不可被置换）

算法：

1. OPT（最佳）：不可实现（看将来）

2. LRU（最近最少使用）：看访问时间（看过去）

3. FIFO（先进先出）：缺页中断

4. 时钟算法（CLOCK）：看使用位是否为1和查找指针（循环在新加载页后面开始遍历，遇到1后将其置为0（最多两轮遍历即可找到））

5. 改进的时钟算法：添加修改位（modified）

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8uI93bvH-1655216503153)(OS_Note.assets/image-20220426112017145.png)]

实例：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-z0dRsP5p-1655216503154)(OS_Note.assets/image-20220426111622488.png)]

驻留集大小

固定分配、局部置换

可变分配（观察缺页中断发生的次数）

全局置换

局部变换（实时更新局部的大小）

清除策略

页缓存队列（再次使用时会重新加载到页框架）：

​ 修改队列和未修改队列（清除时批量写回磁盘）

加载控制

并发影响

进程挂起

驻留集最小

占用空间最大

最大剩余执行窗口

九、单处理器调度

调度类别

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-U43b5McN-1655216503154)(OS_Note.assets/image-20220506081933394.png)]

评判标准：

• 吞吐率：单位时间完成的进程数量
• 公平性：不同等级的进程都可以在一定时间内得到执行
• 响应时间：单个进程响应用户的时间
• CPU效率：

分派器发生事件

功能：选择、保护、恢复上下

文

• 时钟中断
• I/O中断
• 操作系统调用
• 信号

调度算法（important）

准则：面向用户（关注响应时间）、面向系统（关注吞吐率）、可预测性

优先级：静态优先级和动态优先级

决策模式：抢占和非抢占式

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ogydy8qE-1655216503155)(OS_Note.assets/image-20220506084910246.png)]

FCFS：先来先服务；静态优先级；对短进程不利；用户交互体验差

轮转：划分短的时间片计时并到时切换（排到就绪队列的末尾）；动态；时间片如何选择？（平衡CPU切换时间，进程数量）；

虚拟轮转：面向I/O密集的进程，引入辅助队列

SPN：最短进程优先；静态；难以预测需要的时间

SRT：最短剩余时间优先；动态；时间片到时选择

HRRN：最高响应比优先；动态；非抢占；w是等待时间，s是服务时间

反馈：处罚运行时间较长的作业（进程处于优先级最低的队列中后了就不会再降低，但会重复返回该队列）；动态

进阶反馈机制：时间片的设置基于所处队列的序号q；

计算：Tr为周转时间或驻留时间，是在系统中的时间、等待时间和执行时间的总和；Ts为平均服务时间，是运行状态的平均时间： p 为处理器的利用率，归一化周转时间=Tr÷Ts

公平共享调度（针对不同的用户）

1. 进程优先级计算（优先级，进程CPU计数、组CPU计数）[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pHG9Zcsl-1655216503155)(OS_Note.assets/image-20220510105300157.png)]
2. 顺序

十一、I/O管理和磁盘调度

基础

磁头定位到磁道所需要的时间称为寻道时间(seek time)

到达扇区开始位置的时间称为旋转延迟(rotational delay)

存取时间=旋转延迟+寻道时间

传输时间：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WXtIh5IR-1655216503156)(OS_Note.assets/image-20220517113046625.png)]

磁盘调度算法比较

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2q1IKEuu-1655216503156)(OS_Note.assets/image-20220517111918487.png)]

期末考试重点

3.

1. PCB

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hrsnVe3k-1655216503157)(OS_Note.assets/image-20220613100459404.png)]

2. 程序到进程的过程（编译、加载）

   创建进程

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-imsEQ3HX-1655216503157)(OS_Note.assets/image-20220613101225112.png)]

   进程派生与父子进程：操作系统为进程（父）的显示请求创建一个进程（子）

   新建态：程序保留在外存中，通常保留在磁盘中；进程控制块已经创建

   就绪态：做好准备，分配好一定的内存

3. 操作系统为了实现进程功能需要哪些硬件的支持

   • 处理器状态（用户态和系统态）
   • 中断

4. 操作系统就进程控制提供了哪些操作，并以linux为例

   5状态图

5. 进程的创建流程，并以linux为例

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0Yk89IUm-1655216503158)(OS_Note.assets/image-20220613103834897.png)]

6. Mode切换、进程切换

   用户模式和系统模式：

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-80w1K3bo-1655216503158)(OS_Note.assets/image-20220613104222632.png)]

   进程的切换一定伴随着Mode的切换

   由于中断引起的Mode切换

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4HwDbyoU-1655216503159)(OS_Note.assets/image-20220613104507958.png)]

7. 看图从OS/CPU角度来讲解

4.

1. 线程的解释，和进程的关系

   解释：OS能运算和调度的最小单位

   线程：操作系统能够进行运算调度的最小单位

   关系：

   • 线程又称“轻量级进程”，被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位
   • 分派给处理机的单位是线程，资源所有权的单位是进程

2. 线程的实现方法（3类）

3. ULT和KLT的优缺点

   概念：

   • ULT:纯ULT中，管理线程的所有工作都由应用程序完成，内核意识不到线程的存在
   • KLT:纯KLT 中，管理线程的所有工作均由内核完成。应用级没有线程管理代码，只有一个到内核线程设施的应用编程接口(API)

   ULT的优点：

   1. 进程不用为管理线程切换到内核模式，节省开销
   2. 可以做到为应用程序量身定做合适的调度算法
   3. ULT可以在任何操作系统中运行，不需要对底层进行修改

   ULT的缺点：

   1. 执行系统调用时，不仅会引起本线程的阻塞，还会阻塞进程的所有线程
   2. 多线程程序不能使用多处理技术（内核不知道线程的存在，只分配一个处理器）

   混合方法：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bKrNkqMW-1655216503159)(OS_Note.assets/image-20220613111206781.png)]

4. 讲述linux的线程机制，创建销毁

   创建：pthread_create[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iEIatNz4-1655216503160)(OS_Note.assets/image-20220613111802358.png)]

   销毁：pthread_exit()[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IdWsqjYX-1655216503160)(OS_Note.assets/image-20220613111834588.png)]

   fork：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FrOXNd9n-1655216503161)(OS_Note.assets/image-20220613112058576.png)]

5

1. 讲述并发性要解决的四个问题（同步互斥，饥饿死锁）

   （同步互斥，饥饿死锁）

2. 解决同步互斥的几类方法（软件、硬件、系统提供的信号量和管程）

   硬件：

   • 中断禁用（保持进程在运行，持续占有系统服务）：代价大，面对多处理器不能保证互斥
   • 专用机器指令（禁止其他指令访问）：简单且易于证明，但可能导致饥饿和死锁

   软件： int turn表示该谁进入临界区，boolean flag【】表示某进程是否准备好进入临界区

   • peterson算法
   • dekkers算法

   信号量：

   PV操作：P：-1；V：+1

   ​ 强信号量和弱信号量有什么区别？

   1. 强信号量：被阻塞时间最久的进程最先从队列释放（先进先出，FIFO）

   2. 弱信号量：没有规定进程从队列中移出顺序的信号量。

3. 描述如何用硬件解决互斥，并描述其缺点（关中断。。。，特殊指令。。。）（上述已说明）

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TM7Vhfg6-1655216503161)(OS_Note.assets/image-20220614134547440.png)]

4. 为什么要关中断（在进程进入临界区之前关闭）

   保持进程在运行，不出现上下文切换，持续占有系统服务从而实现互斥

5. 信号量和中断的利用

   ​ 参照梁刚老师的pdf和上面的笔记

6. 条件竞争和其他的描述

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-sBr4SwSp-1655216503162)(OS_Note.assets/image-20220614135453104.png)]

6

1. 死锁的概念并举例描述

   （deadlock）**：**一组相互竞争系统资源或进行通信的进程间的“永久”阻塞。当一组进程中的每个进程都在等待某个事件（典型情况下是等待释放所请求的资源），而仅有这组进程中被阻塞的其他进程才可触发该事件时，就称这组进程发生了死锁。

   举例：

   1. 交通死锁，4 辆汽车都忽视这一规则而继续前行到十字路口时，每辆汽车都会占据一个资源（ 一个象限） ，且由于所需要的第二个资源被另一辆汽车占有，因此它们都不能通行，千是发生真正的死锁。

   2. 联合进程图描述死锁：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ybuwNXTb-1655216503162)(OS_Note.assets/image-20220614141647284.png)]

      死锁情况一：Q 获得B; 然后P 获得A; 由千在继续执行时， Q 阻塞在A 上而P 阻塞在B 上，因而死锁
      不可避免。

      死锁和活锁的区别：

      处于活锁的实体是在不断的进行尝试，只是每次都失败。

      处于死锁的实体表现为等待，资源被占有而在进行等待。

2. 死锁的条件

   • 互斥
   • 保持占有
   • 非抢占
   • 循环等待

3. 死锁的数学描述方法（2个）

   资源分配图

   矩阵

4. 解决死锁方法的类别（4）

   • 死锁预防（静态）

     [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PWKIrTry-1655216503163)(OS_Note.assets/image-20220614150220170.png)]

   • 死锁避免

     若一个进程的请求会导致死锁，则不启动该进程（进程启动拒绝）
     若一个进程增加的资源请求会导致死锁，则不允许这一资源分配（资源分配拒绝：银行家算法）

     特点：

     • 不能确切地预测死锁，它仅是预料死锁的可能性并确保永远不会出现这种可能性
     • 无须死锁预防中的抢占和回滚进程，且与死锁预防相比限制较少
     • 必须事先声明每个进程请求的最大资源
     • 所讨论的进程必须是无关的，即它们的执行顺序必须没有任何同步要求的限制
     • 分配的资源数量必须是固定的
     • 在占有资源时，进程不能退出。

   • 死锁检测（标记进程）

     检测到后的死锁恢复：

     [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ML8ma9ep-1655216503163)(OS_Note.assets/image-20220614145429696.png)]

     特点：

     • 尽早检测死锁，算法简单
     • 频繁的检测会耗费较多的处理器时间
     • 检测算法类似银行家（额外定义请求矩阵），但是时机不同：

   • 死锁解除

     常用的方法是撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已经处于阻塞状态的进程，使之转为就绪态，以继续运行。

7

局部性原理:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ezj4PhY2-1655216503164)(OS_Note.assets/image-20220614221341586.png)]

适配方法：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CuLXmNml-1655216503164)(OS_Note.assets/image-20220614221405403.png)]

三个地址：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fwXscE1h-1655216503165)(OS_Note.assets/image-20220614221426443.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4jJ0rICj-1655216503165)(OS_Note.assets/image-20220614153818362.png)]

1. 分页
   • 页表给出了该进程每页对应的页框的位置
   • 逻辑地址到物理地址的转换需要由硬件完成
   • 导致内部碎片（碎片属于进程）
   • 对于程序员是透明的
2. 分段
   • 段表不仅要表明段在内存的初始位置，还要指明长度（看偏移量，判断无效地址）
   • 对于程序员是可见的
   • 导致外部碎片（过小，无法使用）
   • 更容易实现信息的共享和保护
3. 页表、段表的使用和构造的小问题

8

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hthcENIS-1655216503166)(OS_Note.assets/image-20220614153752408.png)]

1. 虚拟内存的实现流程（TLB转换检测缓冲区）

   每次虚存访问都可能会引起两次物理内存访问： 一次取相应的页表项，另一次取需要的数据。

   因此，简单的虚拟内存方案会导致内存访问时间加倍。为克服这个问题，大多数虚拟内存方案都为页表项使用了一个特殊的高速缓存，通常称为转换检测缓冲区。

   • 在缓冲区，直接命中形成物理地址
   • 不再缓冲区，在内存，更新TLB,使TLB包含该页表项，命中形成物理地址
   • 不在内存，缺页中断，辅存换入，更新页表，重新查询TLB

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6yRij4h0-1655216503166)(OS_Note.assets/image-20220614155100516.png)]

2. 内存管理设计基于的选择

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mMw79ei6-1655216503167)(OS_Note.assets/image-20220614154630399.png)]

3. 页调度算法

   总体：全局和局部[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9JxJDWC4-1655216503167)(OS_Note.assets/image-20220614154730807.png)]

   局部：如何选择页

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HXY9ZoRz-1655216503167)(OS_Note.assets/image-20220614154556960.png)]

9

1. 三个调度

   概念：

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0vIIs9NM-1655216503168)(OS_Note.assets/image-20220614160126851.png)]

   解释：

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jNWwczbN-1655216503168)(OS_Note.assets/image-20220614160306898.png)]

2. 调度规则（选择题）

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TnNGQ0ak-1655216503169)(OS_Note.assets/image-20220614160353724.png)]

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vq5uOHzn-1655216503169)(OS_Note.assets/image-20220614160829896.png)]

12

1. 文件结构：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-46kdUGg1-1655216503170)(OS_Note.assets/image-20220614221843458.png)]

2. 文件系统软件架构

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-P876Cxj6-1655216503170)(OS_Note.assets/image-20220614221930318.png)]

3. 五种逻辑组合方法

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-y3Re5ih0-1655216503171)(OS_Note.assets/image-20220614222018688.png)]

4. 物理层的三种方式

5. 看图说话（各种方式下的索引分配）

6. FAT

7. SElinux和其安全机制