软考高项架构师复习记录（二）
操作系统概述
- 操作系统的4个特征 并发性，共享性，虚拟性和不确定性
- 操作系统的分类：
- 批处理操作系统：单道批处理和多道批处理
- 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
- 微型计算机操作系统
- 嵌入式操作系统
- 微型化，可定制，实时性，可靠性，易移植性
- 嵌入式系统初始化过程按照自底向上，从硬件到软件的次序依次为片级初始化->扳级初始化->系统初始化
进程管理
- 进程的组成:进程控制PCB，程序，数据
- 需要掌握三态图
- 前驱图反映了任务间的并行关系，任务间的先后顺序
- 进程资源图反映了进程和资源之间的分配和请求
- P代表进程，R代表资源，箭头指向进程，表示已经将资源分配给了进程，箭头指向资源，表示还需要该资源进程才可以运行
- 进程的同步和互斥
- 临界资源 各进程间需要以互斥的方式对其进行访问的资源
- 临界区 对临界资源实施操作的程序
- 互斥信号量 对临界资源采用互斥访问，使用互斥信号量后其他进程无法访问，初始值为1
- 同步信号量 对共享资源的访问控制，初始值一般是共享资源的数量
- 进程调度方式是指当有更高优先级的进程到来时如何分配CPU，分为可剥夺和不可剥夺两种。
- 调度算法
- 先来先服务 先到达的进程优先分配cpu，
- 时间片轮转 分配给每个进程CPU时间片，轮流使用CPU
- 优先级调度 优先级大的进程先分配CPU
- 多级反馈调度 时间片轮转和优先级调度结合而成
- 死锁
- 死锁的四个必要条件：资源互斥，循环等待，不可剥夺，占有等待
- 死锁预防 采取策略限制并发进程对于资源的请求
- 死锁避免 采用银行家算法来避免，提前计算出一条不会死锁的资源分配算法
- 死锁检测 允许死锁出现，定期检测系统中是否发生死锁
- 死锁解除 破坏死锁的必要条件
- 死锁资源计算 如果有n个进程，每个进程都有R个资源，发生死锁的最大资源为n*(R-1),不发生死锁的最小资源数为n * (R-1) + 1
- 线程是调度和分配的基本单位，进程是独立分配资源的单位。线程是进程中的一个实体，只拥有一点运行中必不可少的资源（程序计数器，寄存器，栈），它可以与同属一个进程的其他线程共享所拥有的全部资源
文件管理
- 文件是具有符号的，在逻辑上具有完整意义的一组相关的信息项集合。
- 信息项是构成文件内容的基本单位，可以是一个字符，也可以是一个记录。
- 文件管理系统是操作系统中实现那文件统一管理的一组软件和相关数据的集合，专门负责管理和存取文件信息的软件机构，简称文件系统。文件系统的功能包括按名存取，统一的用户接口，并发访问控制，安全性控制，优化性能，差错恢复
- 文件的类型
- 按文件性质和用途可将文件分为系统文件，库文件和用户文件
- 按信息保存期限分类可将文件分为临时文件、档案文件和永久文件
- 按文件的保护方式分类可将文件分为只读文件，读/写文件，可执行文件和不被保护文件
- unix系统将文件分为普通文件，目录文件和设备文件（特殊文件）
- 文件的逻辑结构可分为两大类：有结构的记录式文件和无结构的流式文件
- 文件的物理结构是指文件在物理存储设备上的存放方法
- 连续结构 连续结构也称顺序结构，它将逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块上
- 链接结构 链接结构也称串联结构，它将逻辑上连续的文件信息存放在不连续的物理块上，每个物理块设有一个指针指向下一个物理块。
- 索引结构 将逻辑上连续的文件信息存放在不连续的物理块中，系统为每个文件建立一张索引表，索引表记录了文件信息所在的逻辑块号对应的物理块号，并将索引表的其实地址放在与文件对应的文件目录项中
- 多个物理块的索引表 索引表是在文件创建时由系统自动建立的，并与文件一起存放在同一文件卷上，根据一个文件大小的不同，其索引表占用物理块的个数不等，一般占一个或几个物理块
存储管理
- 分区存储管理
- 固定分区 静态分区方法，将主存分为若干个固定分区，会产生内部碎片
- 可变分区 动态分区方法，主存空间的分区是在作业转入时划分，容易产生外部碎片
- 首次适应算法
- 最佳适应算法
- 最差使用算法
- 循环首次适应算法
- 可重定位分区 可以解决碎片问题，移动所有已经分配好的区域，使其成为一个连续的区域
- 分页存储管理
- 逻辑页分为页号和页内地址，页内地址是物理便宜地址，页号和物理块号的对应关系需要查询页表，用物理块号加上偏移地址得到真正的物理地址
- 优点：利用率高，碎片小，分配及管理简单
- 确定：增加了系统开销，可能产生抖动现象
- 页面置换算法
- 最优算法 理论上的算法，无法实现
- 先进先出算法
- 最近最少使用
- 淘汰算法
- 快表 是一块小容量的相联存储器，有快速存储器构成，按内容访问速度快，快表是存在Cache中，慢表是存在内存中
- 分段存储管理
- 将进程空间分为一个个段，每段有短号和段内地址，与页式存储不同的是，每段物理大小不同，分段是根据逻辑整体分段，通过段长和基地址两个属性计算出对应的物理地址
- 段页式存储管理
设备管理
- 设备是计算机与外界交互的工具，具体负责计算机外部的输入/输出工作，所以常称为外部设备。在计算机系统中，负责管理设备输入/输出的机构称为I/O系统。因此I/O系统由设备、控制器、通道、总线和I/O软件组成。
- 设备的分类
- 按数据组织分类：块设备，字符设备
- 按照设备功能分类：输入设备，输出设备，存储设备，网络联网设备，供电设备
- 资源分配角度分类：独占设备，共享设备，虚拟设备
- 数据传输速率分类：低速设备，中速设备，高速设备
- 设备管理的任务是保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定的策略分配和管理各种设备，控制设备的各种操作，完成I/O设备与主存之间的数据交换。
- 设备管理的主要功能是动态掌握并记录设备的状态，设备的分配和释放，缓冲区管理，实现物理I/O设备的操作，提供设备使用的用户接口及设备的访问和控制。
