操作系统

〇、操作系统概述

OS作用、OS特征、OS分类

• 作用：提高计算机效率，人机交互友好
• 特征：并发性、共享性、虚拟性、不确定性
• 分类：批处理、分时、实时、网络、分布式、微机
• 嵌入式操作系统：微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植
  • 初始化：片级-->板级-->系统级

---

一、进程管理

进程状态、通信、调度、死锁、线程

1.进程的组成和状态

• 组成：进程控制块PCB(唯一标志)、程序(描述进程要做什么)、数据(存放执行时所需数据)
• 状态

  就绪--(被调度)-->运行--(等待事件)-->阻塞--(等待事件发生)-->就绪
                  运行--(时间片到)-->就绪

2.互斥和同步

• P操作：申请资源 S=S-1
• V操作：释放资源 S=S+1
• S>0代表当前资源数量，S<0代表当前等待资源的进程数量

3.进程调度

• 先来先服务FCFS
• 时间片轮转
• 优先级调度
• 多级反馈调度：时间片轮转+优先级调度结合

4.死锁

• 产生条件：互斥，占有并等待，不能剥夺，资源图环路
• 死锁预防：破坏产生条件之一
• 死锁避免：银行家算法
• 死锁检测：检测程序
• 死锁接触：剥夺资源
• 死锁资源计算

  假设系统有n个进程，每个进程需要R个资源，
  发生死锁的最大资源数为：n*(R-1),
  不发生死锁的最小资源数为：n*(R-1)+1

5.线程

• 进程是独立分配资源的单位，线程是可独立调度和分配的基本单位
• 线程可共享进程的资源，线程间不能共享独有资源

---

二、存储管理

存储结构、分页存储、分段存储、虚拟存储

1.分区存储

• 整存，将某进程运行所需内存整体一起分配给它
• 分为：固定分区，可变分区，可重定位分区
• 算法：首次适应法，最佳适应法，最差适应法，循环首次适应法

2.分页存储

• 分为：|31--页号--12|11--页内地址--0|
• 逻辑页号要对应物理页号，页内地址和物理地址一样
• 页面置换算法：最优算法OPT，先进先出FIFO，最近最少使用LRU，淘汰原则

3.分段存储

• 逻辑地址转物理地址的段表，看【段号】和【段长】，不看基地址

4.段页式存储

• 结合段和页的存储

---

三、设备管理

IO软件、磁盘调度

I/O系统和设备

• 负责管理设备和输入输出机构统称为I/O系统
• I/O系统由设备、控制器、通道、总线、I/O软件构成
• 设备分类
  • 按组织：块设备、字符设备
  • 按功能：输入设备、输出设备、存储设备、网络联网设备、供电设备
  • 按分配角度：独占设备、共享设备、虚拟设备
  • 按传输速率：低速设备、中速设备、高速设备

I/O软件

• 请求应答层次
  • 用户进程：进行I/O调用、格式化I/O、spooling
  • 设备无关软件：命名、保护、阻塞、缓存、分配
  • 设备驱动程序：检查状态
  • 中断处理程序：当I/O结束时，唤醒驱动程序
  • 硬件：执行I/O操作

---

四、文件管理

文件结构、目录、存储

1.文件结构

• 直接地址索引
  • 先看每个地址项的大小，例如：4字节/4B
  • 再看直接地址有几项，例如：5项
  • 再看磁盘索引块和磁盘数据块的大小，例如均为1KB
  • 那么直接索引项范围从0 ~ 4
• 一级间接地址索引
  • 那么一级索引项个数为 1KB/4B = 256个
  • 再看一级索引地址项的个数，例如：2项
  • 那么一级索引项范围从5 ~ (5+256*2-1=516)
• 二级间接地址索引
  • 再看二级索引地址项个数，例如：1项
  • 那么二级索引项范围从517 ~ (517+2562561-1=66052)
• 单个文件的最大长度为 51KB + 25621KB + 25625611KB = 66053

2.文件目录

• 文件控制块包含：文件基本信息、存取控制信息类、信息类
• 文件控制块的有序集合称为文件目录
• 相对路径、绝对路径、全文件名

3.文件存储

• 位示图
  • 已知系统字长32bit，编号从0开始，求N号物理块的使用情况在位示图的M号字中描述

    N=16385号，M = N / 32 = 512.xxx ，理论是513，但从0开始编号，所以M=512号

  • 已知系统字长32bit、物理块大小4MB、磁盘大小1000GB，可求位示图需要的字个数

    1000GB/4MB=物理块的个数，位示图需要的字数=物理块个数/字长

---

五、作业管理

作业控制、作业调用

• 不考了