操作系统的发展与分类
中断和异常
系统调用
进程状态
- 还有阻塞挂起，就绪挂起，被挂起的进程被移动到外存，但是pcb还存在内存
进程通信
进程和线程区别
- 进程是系统资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位
- 进程由程序段，数据段和pcb组成，占有内存，而线程几乎没有系统资源
- 同一个进程可以包含多个线程
- 通信方式：进程，共享内存，管道通信，消息传递。线程共享所处进程的内存地址，直接进行通信
- 线程切换代价小，进程代价大
处理机调度
进程调度的算法（批处理）
先来先服务：谁先来服务谁
短进程优先 ：运行时间短的先执行
高响应比：（等待时间 + 运行时间） / 运行时间。值越大，越先运行
进程调度算法（响应式，现代）
- 时间片（非剥夺式）：设置一个时间片，每隔一定时间为每个进程服务
- 优先级（剥夺式/非剥夺式）：优先级高的先执行
- 多级反馈队列（剥夺式）：
- 设置多个队列，优先级依次降低，时间片逐渐增加，
- 当k级队列的某个进程时间片用完后，插入k+1级队列队尾；若k级某个队列运行时，k-1级队列新进入一个进程，k级进程插入k级队列队尾
- 同一队列的进程按照先来先服务的原则
进程互斥和同步
进程互斥的软件解决
- 单标志位：有先后顺序，进程a用完后，设置某个标量为false，进程b才可用，所以a不运行，b永远用不了
- 双标志先检查发：a检查后，时间片用完，b在检查，由于a还未上锁，b可运行，b时间片用完，a也可以访问临界资源
- 双标志后检查法：a上锁后，时间片用完，b在上锁，由于b检查时a已经上锁，a，b同时上锁，导致死锁
- peterson：两个进程都争抢临界资源时，采取孔融让梨的方式让对方先执行
进程互斥的硬件解决
信号量
记录型信号量有一个纪律资源数量的整形信号量，还有一个队列，又来存储，阻塞的进程，被阻塞的进程放弃处理器的使用权，知道资源充足时，再被唤醒
进程死锁
内存
一个内存地址，对应一个存储单元，存储单元大小由内存编址决定，例如按字节编址，一个字节八位
内存分配（连续内存分配：单一分配，单道批处理系统，固定分区，动态内存分配）
- 内部碎片：例如分配了为某个进程分配了固定大小的区域，但是没有占满，就是内部碎片
- 外部碎片：例如区域一和区域二之间有一个区域三，很小，无法被其他进程使用，就是外部碎片
动态分区算法
离散内存分配：分页，分段，短页式，虚拟内存技术（地址转换，逻辑地址转化为物理地址）
- 页框，页帧，内存块，物理块：操作系统把内存分成一个个小的分区，每个分区就是页框
- 页：操作系统把进程根据页框大小把进程拆分成一个个小块，分别存储到每个页框中，这就是页
- 如何推算页表项占几个字节：例如在32为内存结构中，内存为4gb，页框大小为4kb，所以每个页框大小为2的12次方位，共有2的20次方个页框，也就是内存框号最大值为2的20次方减一（页框号，内存号从0开始）， 而每个字节是八位，所以需要三个字节，但是为了考虑避免产生内存碎片，会提升为4字节。例如页框大小为4kb = 4096b，三个字节存储页表项 4096 % 3 = 1，所以会有1365个列表项存进了这个页表，但会多出1b的内存碎片。
- 页表：每个进程有一个页表，页表项为页号和内存号的对应关系。
- 页表项地址 = 页表起始地址 + 页号 * 页表项大小
- 根据逻辑地址推送物理地址。假设逻辑地址为100，页框大小为30，所以页号为100 / 30 = 3，页内偏移量为100 % 30 = 10，页号三对应的内存号为100，所以物理地址 = 100 * 30 + 10 = 3010
- 快表：cpu和内存之间加入的高速缓存，存储的是之前访问过的页表，用的局部原理（一个变量被访问后，有可能再次被访问（时间局部性），一个存储单元被访问后，其相邻的存储单元有可能也被访问到（空间局部性））。所以cpu首先从页表寄存器中取出页号，和页内偏移量。接着去快表查询，快表中没有，再去内存，最后把这个页号和内存块号拷贝到快表，在根据内存块号和页内偏移量去访问物体内存中的指令，有快表后需要访问两次内存，也快了好多
多级页表
- 每级页表的大小不可以超过页框大小，所以每个页框大小为4kb，共2的12次方，内存地址结构为40位，页表项大小为4b，所以每个叶匡也就存储2的十次方大小，所以需要三级页表。顶级八位，二级10位，一级为10位。
虚拟内存
- 由于内存空间有限，所以可以把当前进程用到的页面放入内存，其他页面等需要的时候再从外村调入内存，若内存空间不够，需要进行页面置换，将内存中页面调出，调入新的页面
- 缺页中断：cpu访问某个页面，但此时这个页面未在内存中，这是会触发一个内中断（缺页终端），操作系统进入核心态，进程进入阻塞队列，开启io将页面调入内存，调入完毕，进程重新进入就绪队列，等待下次调用
页面置换算法
nru：第一轮扫描找访问位为0的，表示为访问。同时将为1的改为0，下一轮扫描直接找访问位为0的
页面分配策略
- 驻留集：操作系统为进程分配的内存块集合 < 进程需要的页面数量
