2操作系统
2021-04-25 10:47:25 0 举报AI智能生成
系统架构师考试时整理的操作系统部分内容
作者其他创作
大纲/内容
操作系统的类型与结构
操作系统的定义
操作系统的分类
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
嵌入式操作系统
微内核操作系统
操作系统基本原理
进程管理
进程的概念：静态的观点看，操作系统是一组程序和表格的集合。用动态的观点看，操作系统是进程的动态和并发执行的
进程的状态转换
三态
就绪状态：当进程已分配了除 CPU 以外的所有必要的资源后，只要能再获得处理机，便能立即执行，把这时的进程状态称为就绪状态。在一个系统中，可以有多个进程同时处于就绪状态
执行状态：指进程已获得处理机，其程序正在执行。在单处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态
阻塞状态：指进程因发生某事件（如请求 I/O、申请缓冲空间等）而暂停执行时的状态，亦即进程的执行受到阻塞，故称这种暂停状态为阻塞状态，有时也称为“等待”状态，或“睡眠”状态
关于挂起状态
引入挂起状态的原因
对换的需要
终端用户的请求
父进程请求
负荷调节的需要
操作系统的需要
具有以下三个属性
被挂起的进程，原来可能处于就绪状态，此时进程（被挂起）的状态称为挂起就绪；若被挂起的进程原来处于阻塞状态，此时的状态称为挂起阻塞
处于挂起阻塞状态的进程，其阻塞条件与挂起条件无关；当进程所期待的事件出现后，进程虽不再被阻塞，但仍不能运行，这时，应将该进程从静止阻塞状态转换为挂起就绪状态
进程可以由其自身挂起，也可由用户或操作系统等将之挂起。其目的都在于阻止进程继续运行，被挂起的进程只能用显式方式来激活，以便从挂起状态中解脱出来
进程互斥与同步进程互斥
进程同步定义为：把异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程同步。也就是说进程之间是异步执行的，同步即是使各进程按一定的制约顺序和速度执行
互斥是资源的竞争关系，而同步是进程间的协作关系
同步协调准则
空闲让进。无进程处于临界区时，若有进程要求进入临界区则立即允许其进入
忙则等待。当已有进程进入其临界区时，其他试图进入各自临界区的进程必须等待，以保证诸进程互斥地进入临界区
有限等待。有若干进程要求进入临界区时，应在有限时间内使一进程进入临界区，即它们不应相互等待而谁也不进入临界区
让权等待。对于等待进入临界区的进程必须释放其占有的 CPU
信号量
P 操作和 V 操作
P（sem）操作的过程是将信号量 sem 值减 l，若 sem 的值成负数，则调用 P 操作的进程暂停执行，直到另一个进程对同一信号量做 V 操作。V（sem）操作的过程是将信号量sem 值加 1，若 sem 的值小于等于 0，从相应队列（与 sem 有关的队列）中选一个进程，唤醒它
前趋图
制约关系
直接制约：直接制约通常是指一个操作中，多个步骤之间的制约关系
间接制约：间接制约通常是指多个操作之间相同步骤的制约关系
进程调度与死锁
引起进程调度的原因
正在执行的进程执行完毕
执行中的进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠状态
执行中的进程调用了 P 原语操作，从而因资源不足而阻塞；或调用 V 原语操作激活了等待资源的进程队列
在分时系统中，当一进程用完一个时间片
就绪队列中某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级，也将引起进程调度
进程调度的方式
非剥夺方式：一旦某个作业或进程占用了处理器，别的进程就不能把处理器从这个进程手中夺走，直到该进程自己因调用原语操作而进入阻塞状态，或时间片用完而让出处理机
剥夺方式：当就绪队列中有进程的优先级高于当前执行进程的优先级时，便立即发生进程调度，转让处理机
调度算法
先来先服务（First Come and First Serverd，FCFS）调度算法，又称先进先出（First Inand First Out，FIFO）
优先数调度
轮转法（Round Robin）
死锁
死锁的必要条件是：互斥条件、保持和等待条件、不剥夺条件和环路等待条件
解决死锁有两种策略
在死锁发生前采用的预防和避免策略
在死锁发生后采用的检测与恢复策略
存储管理
内存
页式存储管理
页面调度算法
最优（OPT）算法
随机（RAND）算法
先进先出算法
最近最少使用（Least Recently Used，LRU）算法
抖动
段式存储管理
段页式存储管理
外存：（辅存）是指软盘、硬盘、光盘和磁带等一些外部存储部件
子主题
设备管理
数据传输控制方式
选择和衡量控制方式的原则
数据传送速度足够高，能满足用户的需要但又不丢失数据。
系统开销小，所需的处理控制程序少。
能充分发挥硬件资源的能力，使得 I/O 设备尽量处于使用状态中，而 CPU 等待时间少
数据传送控制方式
程序控制方式。处理器启动数据传输，然后等设备完成
中断方式
直接存储访问（Direct Memory Access，DMA）方式
通道方式
虚设备与 SPOOLING 技术
文件管理
文件的逻辑结构
顺序文件
索引顺序文件
索引文件
直接文件
文件的物理结构
顺序分配（连续分配）
链接分配（串联分配）
索引分配
文件存储设备管理
索引法
链接法
位示图法
树型目录结构
作业管理
作业状态及其转换
用户接口
操作系统
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