操作系统概念(复习资料)

1概念

单道、多道程序的特点与区别: 单道:一次只能运行一个程序多道:一次可以运行多个程序。

对称和非对称多处理器: 非对称: 每个处理器完成各自的任务, 主从处理器(主从关系)2.操作系统构造

对称: 每个处理器完成所有的任务

集群和多处理器区别: 前者有多个独立的计算机系统后者只有一个

中断和陷阱的主要区别: 陷阱是由程序造成的，并且与程序同步。如果程序一而再的被运行，

陷阱将总在指令流中相同位置的精确发生。而中断则是由外部事件和其时钟造成的，不具有重复性

用户态与核心态: 当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码

中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态（用户态）。即

此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似

2.操作系统结构

操作系统主要功能: 文件管理,处理器管理,设备管理,用户接口，存储器管理

参数传递的几种方式: 计算机向用户提问(需系统调用从键盘读入参数), 通过窗口来获得参数

设备管理与文件管理

层次化与模块化的内存设计及优缺点: 具有很明显的层次, 每层相互独立, 层与层通过某些接口连接, 易于实现, 但运行时间太慢

3.进程

什么是进程

PCB包括哪些内容

进程切换要执行那些操作（context-switching)

进程通讯

权限设置（进程通讯中，共享内存，管道的权限)

PCB: 进程状态,进程编号,程序计数器,CPU存储器,CPU调度信息,内存管理信息,记账信息,I/O状态信息

4.线程

线程需要条件: 应用程序要执行多个相似的任务

线程组成: CPU使用的基本单元, 线程ID,程序计数器,寄存器集合,栈

线程间共享: 代码段,数据段,其它系统资源(文件), 堆

线程私有: 栈，寄存器

****多用户进程-> 核心线程-> CPU数目直接的关系

5.CPU调度

为何需要Scheduling （CPU）:提高CPU的利用率

Scheduling 设计约束: 抢占调度,进程间的切换带来的时间花费

FCFS(First Come First Served):

SJF(Short Job First):

PS(Priority Scheduling):

RR(Round Robin):

时间片长度:长度太短,进程间频繁地进行上下文切换,运行时间大大增加。

长度太长就变成了FCFS算法

6.进程同步

解决临界区问题三条件:互斥,前进,有限等待

忙等待:当一个进程位于临界区内时，其它试图进入临界区的进程都必须进入代码中的连续循环。

忙等待后果:浪费了CPU时钟.

Semaphore 信号量取值范围（单类型的资源）: 1-n ~~~ 1

能否用disable interrupt方式实现访问互斥: 不能

7.死锁

死锁的必要条件: 互斥,占有并等待,资源不能被抢夺,循环等待

死锁预防，死锁避免和死锁检测

Banker’s Algorithm

8.内存管理

地址绑定

编译时:首地址变了,就要重新编译一下。

载入时:可重定位代码

运行时:

连续内存分配、分页、分段

内存碎片: 内部碎片和外部碎片

不同内存分配形式会产生何种碎片? (外, 内, 内)

页地址空间（单层页表）

页表映射方法，共享页该如何操作？（相同的页表号码）: 代码页共享数据页不共享段空间的映射

段空间的地址表示，与实际内存地址的映射

9.虚拟内存

虚拟内存引入的目的:使程序员不受物理内存的限制

优点: 方便共享

基本的页面替换算法:FIFO，Optimal 和LRU（least recent used)

页面分配方法:全局和本地页面分配（替换）

10.文件系统接口

文件引入

顺序读取,直接读取

单层结构目录:便于理解和实现

双层结构目录:解决了文件名的冲突

树状结构目录:能访问其它用户的文件

无环结构目录:可以共享文件和目录(树形结构不可行)

文件权限: 100可读010可写001可执行

11.文件系统实现

文件块的分配方式:

连续分配方式

链接分配方式

索引分配方式

问题，给定一个文件的偏移量，如何定位到具体的逻辑存储块。。。

性能:如何解决内存和二级存储器之间速度不一致问题:增加缓存

常考大题:

CPU调度3个算法算平均时间

死锁的4个必要条件

死锁Banker’s Algorithm算法

段空间的地址表示，与实际内存地址的映射

内存分配: 连续内存分配, 分页, 分段

基本的页面替换算法

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