南工程操作系统原理期末复习

包含老师上课画的重点

整体上来说考试要求还是比较简单的，跟着我过一遍本文，包过。

一共分为5章，4章是重点章节

第一章 操作系统概论

操作系统的结构

参考相关章节即可，下图仅仅是个人总结，意义不大

结构	一言以蔽之
整体式结构	用户态包含应用和系统库，核心态包含系统调用和底层的设备驱动以及内核。
层次式结构	分为进程、文件、存储、设备、硬件管理五部分
客户/服务器结构	用户态是客户服务器、进程服务器、文件服务器、存储服务器。核心态是硬件和微内核
虚拟机	一个操作系统划分为多个子操作系统，每个操作系统有相应的应用程序

内核态和用户态

内核态：CPU访问内存所有的数据和进行所有的操作。包括磁盘，程序切换。

用户态：仅能有限的访问数据和操作。不允许访问外围设备。

特权指令：只能在内核态操作的指令，其余的为非特权指令。

第二章 处理器管理以及并发进程

进程

抖动（颠簸）：一次未作处理的计算机活动

因为所需的资源未被满足而不能进行操作

进程的控制在操作系统的内核中是通过进程控制原语执行的

进程的定义和其三态模型

进程是并发下一个独立程序在某个数据集上的一次执行，是系统分配资源的最小单位，也是执行的单位。

三态：1.运行态 2.就绪态 3。等待态，此外还有创建态和终止态

进程调度算法

1.先来先服务FCFS算法

2.优先级算法

实时操作系统RTOS是抢占式优先级算法

答： 严格按照就绪队列上的最高优先级任务先执行，可以被抢占

3.时间片轮转算法

题目：时间片应该是越大越好还是越小越好？

答：时间片过大会导致用户延迟过大，如果时间片过小，会导致操作系统浪费大量资源在切换时间片上导致效率低下。

题目：50ms的任务在20ms的时间片情况下要调度几次？

答：需要调度2次

分析：此处需要采用动态时间片方法。第一次时间片为20ms，第二次则翻倍为40ms。所以一共调度了2次。静态时间片方法则是每次都是20ms

并发进程同步与互斥(PV操作)

PV为重点!

生产者消费者模型

简单的模型

int buffer;
semaphore sp（缓冲区为空，可以放入）=1，sc（没有产品可以用来消费）=0;
process producer(void)
{
while(1)
{
生产产品
P（sp）;//生产出了产品
buffer=产品//放入缓冲区
V（sc）;//消费者可以消费了
}
}
process customer(void)
{
while(1)
{
P（sc）; //从缓冲区取出
消费=buffer;
V（sp）;//取出了，可以继续放入
消费商品
}
}

中断

1.IO中断 2.外部中断 3.程序中断 4.硬件故障中断 5.访管中断

管程

管程的三大特性

1.互斥性 2.共享性 3.安全性

管程定义

是一种若干数据结构，变量，函数组成的特殊数据结构。进程可以使用提供的接口，但是不可以使用其内部的结构。

死锁

死锁的四个必要条件

互斥使用资源

占用且申请资源

不可抢占式分配资源

循环等待

死锁的原因

同类资源分配不合理

进程推进顺序不合理

何如预防死锁

可抢占式分配资源

资源按需分配

资源静态分配

死锁定理：当一个进程的资源分配图完全不可以简化的时候，就发生了死锁

例题：n个进程，共享m个资源。每个进程最多分配多少个（X）资源不会发生死锁？

满足公式：n(X-1) + 1 <= m

例题：n个进程，一个使用X个资源。最少分配多少个（m）资源不会发生死锁？

满足公式：n(X-1) + 1 <= m

第三章 存储管理

分页存储管理

快表是什么？

将最近访问的页表部分内容存入相联缓存器，则其中的页表则为快表

分段存储管理

页面置换

当作业要访问的页面不在主存的时候，由缺页中断服务函数将页面调到主存中去。若主存空间不够，需要将一定的页面置换出来。

页面置换算法

FIFO先进先出

LRU（最近最久未使用置换）

第四章 设备管理

1.什么是设备驱动程序？

答：是主机和设备之间特殊的程序。是驱动IO,IO控制器，DMA控制器的代码的集合。是硬件的接口。设备必须要有设备驱动程序

2.设备驱动程序的作用？

答：1.检查用户发送的IO指令的合法性 2.发送IO指令控制设备 3.处理设备的硬件异常

软件IO

软件IO，分为系统调用和spooling技术

软件IO的作用是什么？：高效（提高IO效率），统一规范标准

设备IO控制方式

IO通道控制方式

字节多路通道： 低速IO，适合用于打印机等等

数组选择通道： 高速IO适合磁盘等。同时只允许一个设备传输。

数组多路通道： 高速IO，同时适合多个设备传输。

缓冲技术

spooling的作用：能同时操作多个外围设备。

将独立设备变成共享设备。提高系统效率。

为什么要使用缓冲？

CPU和IO设备速率不匹配

逻辑记录大小与物理记录大小不一致

DMA控制，通道控制会使进程长时间等待

硬件缓存：硬件上有相应寄存器 软件缓存：使用临时区域存储数据

磁盘调度

磁盘的三个参数？三个时间？

参数：1. 柱面号 2. 磁头号 3. 扇区号

时间：1. 寻找时间 2. 延迟（旋转）时间 3. 传输时间

虚拟设备

第五章文件管理

文件存取方式

顺序存取—根据顺序记录存取

随机存取—根据编号直接移动到记录地址进行读写操作

按键存取—根据key值得到逻辑记录，再去找到物理记录

文件物理结构

顺序结构

链表结构

索引结构：

哈希结构：通过key值找到物理地址，适合无序快速查找

文件存储管理

位示图

空闲文件目录

空闲块表（组织成链表，效率低下）