操作系统考试重点知识（考前看包涨数）

第一章 操作系统概率

操作系统功能：进程、内存管理、文件系统、设备驱动程序、用户界面 ，管理硬件的

操作系统特征：并发（同一间隔）、共享（资源共享）、虚拟（物理实体一分为多）、异步（多个进程是走走停停），两大特性就是并发共享

单道批处理系统（自动、顺序、单道）多道（吞吐量大、资源利用率高，缺点无人机交互）分时（时间片，多路（多用户使用）、独立（用户独立使用）、及时、交互）、实时（及时，在规定时间完成事情），       通过系统调用和命令接口控制计算机

系统调用包含的操作：进程管理、open、read、write、fork、exit函数，资源级别的时候用系统调用，sin（）不是系统调用

说明库函数与系统调用的区别和联系：

库函数是语言或应用程序的一部分，可以运行在用户空间中。而系统调用是操作系统的一部分，是内核为用户提供的程序接口，运行在内核空间中，而且许多库函数都会封装系统调用来实现功能。未使用系统调用的库函数，其执行效率通常要比系统调用的高。

第二章 进程控制

进程与线程：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。。线程是程序执行流的最小单位每个进程都有独立的地址空间和资源，创建和销毁进程的开销比较大。进程能独立运行，线程不能独立运行（有进程占用内存才能有线程来完成操作），父线程和子线程共享相同的数据空间并共享系统资源，线程数据共享简单但是同步复杂。同一进程中的线程之间可以共享资源，而不同进程之间的资源是隔离的。

进程特征：动态、独立、异步和并发，基本的是动态和并发  进程通常由程序、数据集合、PCB组成。

信号量：信号量其实就是一个变量（可以是一个整数，也可以是更复杂的记录型变量)，可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量

临界资源：一个时间段内只允许一个进程使用的资源。各进程需要互斥的访问临界资源。

进程状态分类：准备、就绪、运行、阻塞、终止态，当程序要访问内存资源或者io设备的时候运行态变阻塞态，完成时变就绪态。

死锁：各进程因竞争资源而造成的一种互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，都无法向前推进的现象

进程间通信：共享存储（需要互斥）、消息传递（直接发送到接收消息队列、发送到信箱）、管道通信（半双工，写满才可读）

调度算法：fcfs先来先服务(按照顺序服务)、sjk短作业(短的先有抢占和非抢占)、HRRN高响应（响应比=（等待时间+运行时间）/运行时间大先）、时间片、优先级（多一个优先级字段）、多级反馈队列

银行家算法： 银行家算法是一种避免死锁的著名算法，其他说法都是错预防是错误的，破坏了死锁产生的必要条件中的“请求和保持”条件

P,V操作：P操作会阻塞进程、V操作释放进程，进程互斥先p后v，进程同步先v后p

 死锁要满足的条件：互斥条件：有要互相使用的资源、不剥夺条件:资源只可以主动释放、循环等待、请求保持

第三章 内存管理

内存空间分配：(单一连续分区、固定分区）直接在装入分配物理地址，动态分区分配（可变分区分配）在 加载是逻辑地址变物理地址

内存空间回收：牢记一点即可，会把相邻的空闲区域合并为一个。

动态分配算法：首次适应（按地址递增）、最佳最坏（最佳按小到大最坏反之）、临近适应（地址递增从上一次分配开始）

文件控制块(FCB)组成：文件名物理地址大小、存取控制信息和使用信息。通过FCB，操作系统可以实现对文件的创建、删除、读写等操作。

页面置换算法：OPT最佳（往前面元素找最久未访问的）、FIFO（最先进最早out，Belady异常）、LRU最近最久（往后面元素找最久为访问的）clock访问位0out全1变全0在使用

段式管理实质：将程序按照逻辑或过程关系分成段，每段拥有自己的名字，程序员更加关注程序的模块化

缺页中断：访问页面不在内存时，产生一个缺页中断，由操作系统的缺页中断处理程序处理。缺页的进程阻塞，放入阻塞队列，调页完成后再将其唤醒，放回就绪队列。

虚拟内存特征：基础是程序的局部性理论。多次性：允许被分成多次调入内存。对换性:在作业运行时无需一直常驻内存将作业换入、换出。

虚拟性:从逻辑上扩充了内存的容量。虚拟内存最大容量是地址总线决定的，实际容量= min(内存和外存容量之和，CPU寻址范围2^地址总线数)

请求分页存储管理：逻辑地址进程空间由页号和偏移地址组成(页面、页)进程空间划分的，（页框、物理块、页帧、内存块）物理地址划分，页表中的页表项的大小字节由内存块的数量决定，长度由页面长度决定，页面大小=内存块大小。多级页表：算出一页多少页表项，页号/页表项多少=级数

分页内部碎片、分段外部碎片、段页内外都有。虚拟内存页表项字段状态位（决定页故障的）、访问字段、修改位、外存地址

第四章 文件系统

  FCB，即文件控制块用于管理文件的存储和访问。FCB包含了文件的元数据信息，如文件名、文件大小、文件创建时间、修改时间，以及文件在磁盘上的存储位置和状态信息。

文件逻辑结构：无结构（流式二进制文件txt）有结构(顺序文件物理上可以顺序存储（数组）链式存储（链表）、索引文件看做索引表、索引顺序）

文件保护方法：口令保护、加密保护（加密算法最简单的就是异或）、访问控制（访问控制列表记录权限）

文件共享：硬链接设置链接计数节点、软链接创建link文件根据文件中的地址找到目录。软链接要慢和耗费资源磁盘空间

第五章 I/O设备

IO控制器组成：CPU与控制器的接口、I/O逻辑、控制器与设备的接口

设备驱动程序组成自动配置和初始化子程序、服务于I/O请求的子程序、中断服务子程序，功能：初始化配置，数据传输、错误监测、中断处理

IO核心子系统：设备独立性软件：这一层软件负责管理和调度I/O设备，它独立于具体的设备，由操作系统提供。

设备驱动程序层：这一层软件负责与具体的I/O设备通信，它由设备制造商提供，通常包含在设备的随机文档中。

中断处理程序层：这一层软件处理由I/O设备产生的中断信号，以便让操作系统能够处理设备的输入和输出操作。

IO控制方式：轮询方式、中断控制（一次一字）、DMA（一次一数据块）、通道控制（通道是硬件解决连续存储问题需知道起始地址和数据库长度）

SPOOLing ：假脱机技术组成：“输入井”模拟脱机输入时的磁带据“输出井”模拟脱机输出时的磁带“输入进程”模拟脱机输入时的外围控制机

“输出进程”模拟脱机输出时的外围控制机。用程序来实现的脱机技术。

设备分配：安全分配（分配一个进程阻塞一次）、不安全（一个进程同时使用多设备）

分配步骤：①根据进程请求的物理设备名查找SDT（注:物理设备名是进程请求分配设备时提供的参数)②根据SDT找到DCT，若设备忙碌则将进程PCB挂到设备等待队列中，不忙碌则将设备分配给进程。③根据DCT找到COCT，若控制器忙碌则将进程PCB挂到控制器等待队列中，不忙碌则将控制器分配给进程。④根据COCT找到CHCT，若通道忙碌则将进程PCB挂到通道等待队列中，不忙碌则将通道分配给进程。

磁盘调度算法：先来先服务（按来的顺序服务）、最短寻找时间优先（SSTF处理近的磁道。产生饥饿）扫描算法（SCAN到磁道底转向）LOOK调度算法（没有方向上请求就回头）循环扫描算法（C—SCAN SCAN算法回来直接到最开始的地方）C-LOOK调度算法（不处理回来请求）