软件设计师：操作系统知识

操作系统层次

进程管理

顺序执行

真题标记

并发执行

例题

进程三态模型

• 运行：CPU+资源
• 就绪：有资源无CPU
• 阻塞(等待)：无资源无CPU(等待某一事件发生)

同步与互斥

信号量机制与PV操作

S>0 可用资源数 S<0 阻塞队列里进程数

• P：申请一个资源 S=S-1
• V：释放一个资源 S=S+1

PV操作实现进程间同步和互斥

互斥信号量初值 S=1

单缓冲区信号量初值 S1=1 S2=0

多缓冲区信号量初值 S=1 S1=n S2=0

死锁

• 只要满足 m >= n*(k-1)+1 那就不会发生死锁

• m为资源数量，n为进程数量，k为每个进程需要的资源数量

进程获得足够资源运行后，便可以释放资源给其它进程使用

进程资源图

箭头指向P是分配资源，指向R是申请资源

P运行完成后会释放资源，若释放资源后均能运行，则可以化简，不存在死锁

例题

死锁的处理

死锁避免算法：银行家算法

线程

线程可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源，无法共享其它线程的资源(进程共享、线程不共享)

局部性原理

谁最近被访问了或者修改了那它就大概率还会被访问或修改，所以不能被淘汰，优先淘汰的是最近没有被访问或者修改的

不在内存的不能被淘汰，优先跳汰在内存且最近没被修改/访问的

存储管理

分页存储管理

其物理地址是3C20H(页号转换为物理块号)

段页式存储管理

段号是31-24+1=8，页号(最大允许)是23-12+1=12，页内地址是11-0+1=12，也就分别是2⁸,2¹²,2¹²

缓冲区

单缓冲区

记公式：(T+M)*n+C

双缓冲区

记公式：T*n+M+C

磁盘调度算法

先来先服务

按顺序访问

最短寻道时间优先

每次查找最近的地址来访问

扫描算法或电梯调度算法

离哪头近就朝哪头访问，全访问完后朝另一头访问

循环扫描算法或单向扫描算法

沿磁头移动方向访问到头，再返回到磁头，重新访问

旋转调度算法

单个读取时间 = 旋转周期/物理块(扇区)数量

X=处理完位置到下一个记录起始位置所需时间

• 顺序处理：(单个读取时间+单个处理时间+X)*(物理块数量-1) + (单个读取时间+单个处理时间)

• 优化处理(磁头在哪就处理哪个扇区)：(单个读取时间+单个处理时间)*物理块数量

例题

顺序处理：(3+3+24)*(9-1)+(3+3)=246ms
优化处理：(3+3)*9=54ms

文件管理

多级索引结构

例题

有512/3=170个索引块
一级索引：170*512
二级索引：170*170*512

有1024/4=256个索引块
5+256*2+256*256=66053

有11024/3=341个索引块
二级索引：341*341*1KB

有1024/4=256个索引块

文件目录

目录结构

主要考察绝对路径和相对路径

位示图