【软件设计师自学笔记】操作系统基本原理

文章目录

• • 操作系统 – 概述
  • 进程管理 – 进程状态
  • 进程管理 – 前趋图
  • 进程管理 – 进程的同步与互斥
  • 进程管理 – PV操作
  • 进程管理 – PV操作 – 例题
  • 进程管理 – PV操作与前趋图结合
  • 进程管理 – 死锁问题
  • 进程管理 – 死锁问题（2）
  • 进程管理 – 银行家算法
  • 存储管理 – 分区存储组织
  • 存储管理 – 页式存储组织
  • 存储管理 – 段式存储组织
  • 存储管理 – 段页式存储组织
  • 存储管理 – 快表
  • 存储管理 – 页面置换算法
  • 文件管理 – 索引文件结构
  • 文件管理 – 文件和树形目录结构
  • 文件管理 – 空闲存储空间的管理
  • 设备管理 – 数据传输控制方式
  • 设备管理 – 虚设备与SPOOLING技术
  • 微内核操作系统

操作系统 – 概述

进程管理 – 进程状态

1. 状态定性：

• 运行：这个进程所需要的所有资源都已经配楚了，并且给它CPU资源
• 就绪：其它所有资源都已经配齐，唯独缺CPU资源
• 等待：除了没有CPU资源，还缺其它资源

2. 状态间转换：

• 运行 ——> 等待：缺某种资源，等待某件事发生，就转换为等待状态
• 等待 ——> 就绪：资源配齐
• 就绪 ——> 运行：得到CPU资源
• 运行 ——> 就绪：时间片的一个时间到了，撤销CPU资源给另一个进程

3. 五态模型

• 阻塞和三态模型的等待是一个意思，多出静止的两态

进程管理 – 进程的同步与互斥

1. 互斥：在同一时刻，只允许某一个进程使用某个资源，一个资源不能同时服务多个进程
2. 同步：当差距较大，需要某一进程停止，从而达到一致
3. 互斥与同步并不矛盾存在

进程管理 – PV操作

进程管理 – PV操作 – 例题

1.例题一

1. ——》考点：
   1）、 给定一定数量的进程，每个进程需要多少资源，然后计算最少系统西药多少资源，才不可能发生这类死锁
   2）、 死锁的预防和避免问题
2. 死锁：系统将所有资源释放出去，每个进程需要的资源都不能得到满足，而系统已经没有多余的资源，从而导致程序一直不能得到结果
3. 解题思路：先将每个进程分配（所需要的资源 – 1），系统里面还有一个资源就不会产生死锁
   即系统至少需要的资源为： k【k个进程】 * (n【每个进程所需要的资源】 – 1) + 1

进程管理 – 死锁问题（2）

1. ——》思路：以银行家放贷的想法资源分配，着重看资源是否能收的回来，如果给你分配资源你又无法完成任务，就不会再给你分配资源
2. 例题：

检查


1. 算法
• 首次适应算法：从上往下检查，如果遇到空间满足的就放进去
• 最佳适应算法：将剩余的空间从小到大排序，一次检查是否满足大小需要
• 最差适应算法：与最佳适应算法相反
• 循环首次适应法： 将空间由上至下依次循环排序，每次配置作业选择上一次的下一个空间填充

存储管理 – 页式存储组织

• 如何将逻辑地址的页 与页内地址分开，通过页面大小这个参数进行分析
  1）、,由题目可知，页面大小为4k ——> 4k = 2¹² (k——>2¹⁰，4——>2²)
  2）、12说明什么问题明一个页的页内地址是12位，高于12位的就是页
  3）、因为5A29H是十六进制，所以每位表示4位2进制，也就是后3位A29为页内地址
  4）、因为逻辑地址的页 为5，所以对应的块 （页帧 ）为6
  5）、从状态位来看页 为4的页面为0，即不在内存，页面的淘汰只能考虑在内存里面的
  6）、所以只能从页 0、1、2、5中淘汰一个，又因为页 0、2、5的访问位为 1 ，不能被淘汰，所以只能淘汰访问位为 0 的页 1

存储管理 – 段式存储组织

存储管理 – 快表

1. 例题

1. 如果没有直接说明结点的个数，那么就是标准的13个结点，否则会指明每个结点的作用

2. 0-9结点存的是物理盘块的内容；10存的不再是物理盘块的直接内容，而是存放物理盘块的地址

3. 例题
   

   1. ——》考点：相对路径和绝对路径的比较
   2. 绝对路径：从根结点（当前所在目录）开始的路径 ，比如找f1——> /D1/W1/f1
   3. 相对路径：假设当前目录为D1，找f1 ——> W1/f1 即可

   文件管理 – 空闲存储空间的管理

   1. 定义：管理大量空闲空间，当一个文件申请空间的时候，能够有依据地分配给它
   2. 管理方法
      1）、空闲区表法：用张表，记录空闲区
      2）、空闲链表法：将空闲存储链接起来，需要的时候再划分出来
      3）、位示图法：1表示空闲，0表示占用（计算重点）
      4）、成组链接法：

   1）、4195 物理块，实际上有4196块物理块（从0开始计算）
   2）、(4195+1) / 32 = 131.125 ，所以表示要将前131个字填满，并且当前的这个物理块要占用一个（132个字当中）
   3）、
   第一行：表示4195在第132字当中；
   第二行：算出前131个字的地址范围，求出第132字的地址开始位置
   第三、四行：从第0个位置开始算起，第4195 处于，第132字的第3位置
   4）、因为是分配，所以是变1，表示占用，排除AC

   • ——》注意：第几个字，是从1开始算；第几个位置，是从0开始算

   设备管理 – 数据传输控制方式

   1. ——》考点：理解基本原理即可
      1）、开辟了缓冲区，按队列先后顺序处理

   微内核操作系统

   1. ——》考点：1）、系统的可靠性、稳定性和安全性；2）、哪些属于用户态，哪些属于核心态
   2. 微内核：重启一下内核即可，不需要操作整个系统
   3. 单体内核：内核出问题，整个系统都出问题

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