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操作系统：控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机工作和资源的分配。

 

用户态和核心态：

　　用户程序和操作系统内核  

　　通过中断（外中断，来自CPU执行指令意外的时间发生：外设请求，人的干预）或者异常（内中断，CPU执行指令内部的时间：非法操作码、地址越界，专门的陷入指令，从而从用户态转换为核心态

 

进程控制块（Process Control Block, PCB)：描述基本情况和运行状态

　　进程切换：（1）保存处理机上下文，包括程序计数器和其他寄存器（2）保存程序控制块（3）将程序的程序控制块移入到相应的队列（4）选择另一个进程，并更新其程序控制块（5）更新内存管理的数据结构（6）恢复处理机上下文

进程的状态：

　　运行状态：

　　就绪状态：得到了处理机之外的一切所需资源

　　阻塞状态：正在等待某一事件而暂停运行。（等待某资源可用，等待输入输出完）

　　创建状态：正在被创建

　　结束状态：

　　就绪-运行：进程被调度

　　运行-就绪：时间片用完

　　运行-阻塞：请求某一资源或者等待某一事件的发生

　　阻塞-就绪：中断结束

进程间通信：

　　共享存储：进程之间存在一块可直接访问的共享空间，通过对共享空间进行读/写操作实现线程之间的信息交换

　　消息传递：进程间数据交换是以格式化的信息为单位

　　管道通信：管道是一个固定大小的缓冲区，只允许一边写入，另一边读出。用于连接一个读进程和一个写进程，来实现他们之间的通信

 

作业调度：按照一定的原则，在外存上处于后备的作业中挑选一个或多个作业给它们分配内存、输入输出设备等必要的资源。
中级调度（内存调度）： 为了提高内存利用率和系统吞吐量。将暂时不能运行的进程，调至外存等待。
进程调度：从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它。

进程调度方式：
　　非剥夺调度方式：
　　剥夺调度方式

先来先服务调度算法：不可剥夺算法
短作业优先：
优先级调度算法：
高响应比优先调度算法：响应比 = （等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间
时间片轮转调度算法
多级反馈队列调度算法：设置多个就绪队列，每个队列有不同的优先级，优先级越高，每个进程的运行时间就越短。当一个进程进入内存后，首先将它放入第1级队列的末尾，按先来先服务的调度算法等待调度，当轮到该进程执行时，能够在时间片里完成，就从系统中撤出。如果不能在时间片里完成，就进入第2级队列中。

临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。
同步：直接制约关系，源于他们之间的相互合作
互斥：间接制约关系

 

死锁预防处理策略：

　　预防死锁：通过设置某些条件来破坏死锁的四个必要条件中的一个或几个

　　避免死锁：在动态分配资源的过程中，计算分配资源会不会导致系统不安全 （银行家算法）

　　死锁的检测及解除：

　　　　检测：资源分配图（资源，进程，进程到资源-申请，资源到进程-分配），通过资源分配图简化进行检测，如果不能完全被简化，则死锁。

　　　　解除：资源剥夺法（挂起某些进程），撤销进程法（强制撤销），进程回退法

 

内存分配：

　　连续分配：

　　　　单一固定分配：

　　　　固定分区分配：

　　　　动态分区分配：在进程装入内存时，根据进程的大小来建立分区。

　　　　　　首次适应：顺序查找，找到能满足要求的第一个分区

　　　　　　最佳适应：空闲分区以容量递增形成分区链，找到能满足要求的第一个分区

　　　　　　最坏适应：空闲分区以容量递减形成分区链，找到能满足要求的第一个分区

　　　　　　临近适应：在上一次查找结束的位置开始找

　　非连续分配：

　　　　基本分页：

　　　　　　地址结构（页号+页内偏移量）

　　　　　　页表：每一个进程都有一个页表，记录页号在内存中对应的块号（页号 + 块号）

　　　　　　地址转换：逻辑地址.页号 + 页表寄存器.页表起始位置 -> 页表.页号 ->内存中块号 + 逻辑地址.页内偏移量 ->物理地址

　　　　　　快表：高速缓冲器

　　　　　　两级页表

　　　　基本分段：按照用户进程的自然段划分逻辑空间

　　　　段页式：

 

虚拟内存

　　局部性原理：时间局部性（如果程序中某条指令一旦执行，不久后该指令可能再次执行）  空间局部性（一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元页将被访问）

　　虚拟存储器：由于系统提供了部分载入，请求调入，置换功能后，给用户的感觉是提供了比实际内存要大的多的存储器。

　　实现：分页，分段，段页式

　　页面置换算法：

　　　　最佳置换：选在的淘汰页面是以后永久或最长时间不用的，但无法实现

　　　　先进先出：

　　　　最近最久未使用（LRU）：

　　　　时钟置换（最近未用）：

 

I/O控制方式：

　　程序直接控制：CPU不断测试I/O设备的状态，字是否在I/O控制器的数据寄存器中

　　中断驱动：允许设备主动打断CPU的运行并请求服务。I/O控制器从CPU接收到一个读命令，然后从外围设备读取数据，一旦数据读到I/O控制器的数据寄存器中，变通过控制线给CPU发送中断信号。I/O控制器在收到CPU的取数据请求后，将数据到总线上，传到CPU的寄存器中

　　DMA（直接存储器存取）：在I/O设备和内存中开辟直接的数据交换通路，解放CPU。 CPU在接收到I/O设备的DMA请求时，它给I/O控制器发送命令，启动DMA。DMA直接与存储器交互，传送整个数据块。在传送完成后，DMA发送中断信号给CPU。 需要CPU来控制传输的数据块大小，传输的内存位置，通道控制方式由通道决定。

　　通道控制方式：当CPU需要完成堆一组相关的读（或写）操作，只需想I/O、通道发送一条指令给出其所要执行的通道程序的首地址和要访问的I/O设备

 

分类：

　　阻塞IO，非阻塞IO，多路复用IO（select、poll），信号驱动和异步IO。

阻塞IO：

　　用户进程会阻塞，等待数据的准备，拷贝。

非阻塞IO：

　　当数据没有准备好的时候会返回error（调用之后激励返回），用户进程需要不断地轮询内核数据是否准备好了

多路复用IO：

　　当用户进程调用select和epoll的时候，用户进程会被阻塞。select和epoll会轮询所有负责的socket，当socket有数据到达之后，会通知用户进程。能够在同一时间处理多个套接字IO请求。

信号驱动IO：当数据准备好的时候，内核通过发送信号通知用户进程。信号处理函数调用IO操作

异步IO：当用户发起请求之后，立刻可以去做其它的事。并由内核告诉我们操作完成。请求之后，内核系统马上返回，并在数据准备好之后将数据复制到用户内存，发送信号通知请求已完成。