计算机基础 -- 操作系统

进程和线程的区别

• 线程是进程划分澄更小的运行单位，一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程极有可能会相互影响。线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护，而进程正相反。

进程进的通信方式

• 管道/匿名管道
  • 用于具有亲缘关系的父子进程间或者兄弟进程间的通信
• 有名管道
  • 没有亲缘关系的也可以通信
  • 先进先出
  • 有名管道以磁盘文件的方式存在，可以实现本机任意两个进程通信
• 信号 signal
  • 信号是一种比较复杂的通信方式，可以通知接收进程某个事件已经发生
• 消息队列 message queue
  • 消息队列是消息的链表,具有特定的格式,存放在内存中并由消息队列标识符标识
• 信号量 semaphores
  • 信号量是一个计数器，用于多进程对共享数据的访问，信号量的意图在于进程间同步。这种通信方式主要用于解决与同步相关的问题并避免竞争条件
• 共享内存
• 套接字 socket

进程间同步的方式

• 互斥量 mutex
• 信号量 semphares
• 事件 event
  • wait/notify

进程的调度算法

• 先到先服务
• 短作业优先
• 时间片轮转 Round Robin
• 多级反馈队列调度算法
• 优先级调度

操作系统内存管理

• 内存的分配和回收
• 内存管理机制
  • 块式管理
    • 远古时代的计算机操系统的内存管理方式。将内存分为几个固定大小的块，每个块 中只包含一个进程。如果程序运行需要内存的话，操作系统就分配给它一块，如果程序运行只需 要很小的空间的话，分配的这块内存很大一部分几乎被浪费了。这些在每个块中未被利用的空 间，我们称之为碎片。
  • 页式管理
    • 把主存分为大小相等切固定的一页一页的形式，页较小，相对相比于块式管理的划分力度更大，提高了内存利用率，减少了碎片。⻚式管理通过⻚表对应逻辑地址和物理地址。
  • 段式管理
    • ⻚式管理虽然提高了内存利用率，但是⻚式管理其中的⻚实际并无任何实际意义。 段式管理把主存分为一段段的，每一段的空间又要比一⻚的空间小很多 。但是，最重要的是段 是有实际意义的，每个段定义了一组逻辑信息，例如,有主程序段 MAIN、子程序段 X、数据段 D 及栈段 S 等。 段式管理通过段表对应逻辑地址和物理地址。
  • 段页式管理
    • 简单来说段⻚式管理机制就是把主存先分成若干段，每个段又分成若干⻚， 也就是说 段⻚式管理机制 中段与段之间以及段的内部的都是离散的。
• 快表和多级页表
  • 快表：虚拟地址到物理地址的转换要快
  • 多级页表：解决虚拟地址空间大，页表也会很大的问题
  • 地址转换流程：
    • 根据虚拟地址中的⻚号查快表
    • 如果该⻚在快表中，直接从快表中读取相应的物理地址
    • 如果该⻚不在快表中，就访问内存中的⻚表，再从⻚表中得到物理地址，同时将⻚表中的该映射表项添加到快表中
    • 当快表填满后，又要登记新⻚时，就按照一定的淘汰策略淘汰掉快表中的一个⻚
  • 分页机制和分段机制有哪些共同点和区别
    • 共同点
      • 都是为了提高内存利用率，较少内存碎片
      • 页和段都是离散存储，所以两者都是离散分配内存的方式。但是，每个页和段中的内存是连续的
    • 区别
      • 页的大小是固定的，由操作系统决定的；而段的大小不固定，取决于我们当前运行的程序
      • 分页仅仅是为了满足操作系统内存管理的需求，而段是逻辑信息的单位，在程序中可以体现为代码段，数据段，能够更好满足用户的需要
• 页面置换算法
  • OPT页面置换算法：最佳页面置换算法--是无法实现的
  • FIFO 先进先出
  • LRU (least currently used)
  • LFU (least frequently used)