软考 操作系统基本原理笔记

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操作系统概述

  • 计算机硬件 -> 操作系统 -> 语言处理程序 -> 应用程序
  • 操作系统:管理系统的硬件、软件、数据资源,控制程序运行,人机之间的接口,应用软件与硬件之间的接口
  • 操作系统具备进出管理、存储管理、文件管理、作业管理、设备管理

进程管理

进程状态转化图

前驱图 **

  • 可以很清楚哪些任务可以并行,哪些任务有先后关系

进程的同步与互斥

  • 独木桥 =  资源

PV操作 ***

  • 临界资源:诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源,如打印机、磁带机等
  • 临界区:每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
  • 信号量:是一种特殊的变量

  • 从生产者角度去看,一次生产一个产品之后进行p(s1)操作,s1=1-1=0,把产品送到缓冲区,之后进行v操作,s2=0+1=1
  • 如果再次生产一个产品,进行p(s1)操作,s1=0-1=-1,这时候不会把产品送到缓冲区,而是放入队列
  • 从消费者角度全看,先进行p(S2)操作,s2=1-1=0,从缓冲区取产品,之后进行V(S1)操作s1=-1+1 =0,这时候从进程队列激活,缓冲区又有了产品
  • p操作信号量-1,v+1,v相当于唤醒操作

PV操作与前驱图

  • 先标信号量,从左到右,从上到下,s1 s2 s3 s4,箭头起点操作时v操作,箭头终点是p操作

死锁问题

  • 进程管理是操作系统的核心,但如果涉及不当,就会出现死锁的问题。

  • 如果一个进程在等待一件不可能发生的事,则进程就死锁了。而如果一个或多个进程死锁,就会造成系统死锁。

  • n个资源,k个进程,不发生死锁最少资源 = k*(n-1)+1 

死锁四大条件

  • 互斥,保持和等待,不剥夺,环路等待 

死锁的预防

  • 打破四大条件

  • 有序资源分配法 银行家算法

银行家算法

存储管理

分区存储组织

页式存储、段式存储

  • 要求物理地址的时候,要把逻辑地址的逻辑页号和逻辑页内地址分开(通过页面大小参数)

  • 4k = 2的12次方,高于12就是页号,十六进制5A29H,所以页内地址是A29,页号是5对应物理块号6。

  • 淘汰4页面状态位为0,所以不存在内存,根据4的访问位为0所以选择页号为1

段式存储

段页式存储

快表

  • 快表是一块小容量的相联存储器,由高速缓存器组成,速度快,并且可以从硬件上保证按内容并行查找,一般用来存放当前访问最频繁的少数活动页面页面的页号

页面置换算法

  • 最优算法
  • 随机算法
  • 先进先出(FIFO)算法 ** :有可能产生“抖动”
  • 最近最少使用算法(LRU) **
  • 没有使用快表,说明现在内存查一下表,才能读取相应的内存块,每一个块需要两次内存访问,总共六个块

文件管理

索引文件结构

一个地址四个字节 1kb/4 = 256个地址

操作系统

  • 位示位图法
  • 第几个字,从1开始算,第几个位置从0开始算

数据传输控制方式

  • 程序中断方式

  • DMA方式

  • 通道

  • 输入输入处理机

微内核操作系统

鸣谢

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