操作系统知识

操作系统概述

操作系统可分为批处理操作系统、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、嵌入式操作系统等类型

进程管理

前趋图是一个有向无环图,用来表示任务之间的顺序关系、并行执行关系.
即必须P1的所有关联节点执行完以后，才可以执行P2的所有关联节点，依次往下执行。

进程调度：

调度算法：
先来先服务、时间片轮转、优先级调度、多级反馈调度（时间片轮转和优先级调度结合而成）

死锁：
所谓死锁，是指两个以上的进程因相互争夺对方占用的资源而陷入无限等待的现象。
产生必要条件：
互斥（资源互斥）、请求保持（进程占有资源并等待其他资源）、不可剥夺（系统不能剥夺进程资源）、环路（进程资源图是一个环路）
处理策略：
死锁预防（破坏条件）、死锁避免（银行家算法）、死锁检测程序、死锁解除（资源剥夺法、撤销进程法）

例：最大需求量-已分配资源数 确定哪个进程优先执行，归还资源后，哪个进程次优执行，依次执行

线程：
进程文件可以被线程共享
栈指针属于线程独有资源，不可以被其他线程共享

存储管理

分区存储管理：
逻辑地址-》地址重定位（内存映射机制）-》物理地址

分区存储管理：

纯分页存储管理：

快表：将页表中经常使用的页号对应关系存放在Cache中，称为快表。加快变换速度，快速得到真正的物理地址。
页面置换算法：
进程空间与系统内存无法基于数量的匹配导致的算法。

例：某计算机系统页面大小为4k，进程P1的页面变换表如下图所示，P1要访问数据的逻辑地址为十六进制1B1AH，那么该逻辑地址经过变换后，其对应的物理地址应为十六进制 
页内地址4k（2^12）12位
p1访问数据逻辑地址1B1A占16位
则页号占4位
把逻辑地址的首位1H转换十进制则页号为1，代入下图，获取物理块号为6，转换为16进制为6H，组合页内地址B1AH，则对应的物理地址为6B1A H

页号	物理块号（页帧号）
0	1
1	6
2	3
3	8

例：
如果进程P要访问的页面不在内存，那么应该淘汰页号为（看访问位没有被访问，如果有多个再看修改位没有被访问的淘汰）

分段存储管理：

例：假设段页式存储管理系统中的地址结构如下图所示，则系统
31段号 22->2^10 1024个段
21页号 12-> 2^10 1024个页
11页内地址 0-> 2^12 4k

设备管理

采用的相关技术：
通道技术：
DMA技术：
缓冲技术：
包括硬件缓冲（硬件寄存器）和软件缓冲（操作系统）。
Spooling技术：
假脱机技术，虚拟物理设备，最大化资源利用物理设备。

例：
计算机输入/输出双缓冲、单缓冲的区别。
单缓冲：I/O设备-》缓冲区-》用户区
（10+6）*10+2=162us

双缓冲：I/O设备-》缓冲区1/缓冲区2-》用户区
10*10+6+2=108us

文件管理

文件的逻辑结构：
无结构的流式文件，是由一串二进制流或顺序字符流构成的文件，如二进制文件或字符文件。
有结构的记录式文件，是由一个以上的记录构成的文件，称为记录式文件，如数据库表。
文件的物理结构：
连续结构、链接结构、索引结构、多个物理块的索引表

例:
某文件系统采用索引节点管理，其磁盘索引和磁盘数据块大小均为1Kb且每个文件索引节点有8个地址项，每个地址项大小为4字节。
1kb/4b=256
直接地址索引：i_addr[0]~i_addr[4]=5
一级间接地址索引：i_addr[5]~i_addr[6]=2*256
二级间接地址索引：i_addr[7]=256*256
该文件系统可表示的单个文件最大长度是5+2*256+256*256=66053kb

文件目录

文件空闲存储空间的管理：
空闲区表、位示图、空闲块链(单链表)和成组链接法

例：某文件管理系统在磁盘上建立了位示图，记录磁盘的使用情况。如系统的字长为32位，磁盘上的物理块依次编号为：0、1、2、...，那么40996号物理块的使用情况在位示图的第
4096/32=128 后的第一个位置为129
若磁盘的容量为200gb,物理块的大小为1mb，那么位示图的大小为
200gb/1mb=(200*2^10)/32=6400

作业管理

作业调度算法：
先来先服务、短作业优先、响应比高优先、优先级高调度、均衡调度