欠下的总是要还的，对操作系统的学习！
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操作系统
操作系统引论
进程的描述与控制
前趋图和程序执行
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前趋图
- 程序执行的先后顺序图
程序顺序执行
程序并发执行
进程的描述
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进程的定义和特征
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进程实体（进程映像）
- 程序段
- 相关数据段
- PCB
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进程的特征
- 动态性
- 并发性
- 独立性
- 异步性
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进程的基本状态及转换
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三种状态
就绪
执行
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阻塞
- 静止阻塞
- 活动阻塞
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引入
- 创建
- 激活
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挂起操作和进程状态的转换
挂起
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终止
- 操作系统善后
- PCB清零
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进程管理中的数据结构
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数据结构分类
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内存
- 内存表
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设备
- 设备表
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文件
- 文件表
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进程
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进程1....n
- 进程实体及资源
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PCB作用
- 作为独立运行基本单位的标志
- 能实现间断性运行方式
- 提供进程管理所需要的信息
- 提供进程调度所需要的信息
- 实现与其他进程的同步与通信
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PCB中的信息
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进程标识符
- 外部标识符
- 内部标识符
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处理机状态
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处理及寄存器中的内容组成
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通用寄存器
- 用户寄存器
指令计数器
程序状态字
用户栈指针
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进程调度信息
进程状态
进程的优先级
进程调度所需的其他信息
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事件
- 阻塞原因
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PCB的组织方式
- 线性方式
- 链接方式
- 索引方式
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进程控制
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操作系统内核
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OS内核两大功能
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支撑功能
- 中断处理
- 时钟管理
- 原语操作
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资源管理功能
- 进程管理
- 存储器管理
- 设备管理
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进程的创建
- 申请空白PCB
- 为新进程分配其运行所需的资源
- 初始化进程控制块
- 如果进程就绪队列能够接纳新进程，就将新进程插入就绪队列
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进程的终止
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终止原因
- 正常结束
- 异常结束
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终止过程
- 根据被终止的进程标识符，检索PCB，读取进程状态
- 若处于执行态，立即终止执行，并置调度标志为真，用于指示该进程被终止后应重新调度
- 若该进程还有子孙进程，也予以终止
- 将被终止进程所拥有的全部资源或者归还父进程，或系统
- 将被终止的进程，移出其所在队列或列表，等待其他程序收集信息
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进程的阻塞与唤醒
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阻塞原因
- 资源亲求失败
- 等待某种操作的完成
- 新数据尚未到达
- 等待新任务的到达
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阻塞过程
- 自身过程（调用block）
- 将PCB插入阻塞队列
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唤醒步骤
- 1、其他进程调用wakeup
- 2、从阻塞队列移出
- 3、将状态修改为就绪
- 4、将PCB插入就绪队列
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进程的挂起与激活
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挂起
1、调用suspend源语
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2、检查状态：
- 处于就绪->改为静止就绪
- 活动阻塞->静止阻塞
PCB移至某指定内存区域
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激活
1、调用active
2、从外存调入内存
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3、检查状态
- 静止就绪->活动就绪
- 静止阻塞->活动阻塞
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进程同步
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进程同步的基本概念
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两种制约关系
- 间接相互制约
- 直接相互制约
临界资源
临界区
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同步机制应遵守的规则
- 空闲让进
- 忙则等待
- 有限等待
- 让权等待
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硬件同步机制
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关中断
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在进入锁测试前关闭中断
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缺点
- 1、滥用关中断权力可能导致严重后果
- 2、时间过长会影响系统效率
- 3、不适用于多CPU
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Test-and-Set实现互斥
Swap
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信号量机制
- 1、整型信号量
- 2、记录型信号量
- 3、AND型信号量
- 4、信号量集
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信号量的应用
- 实现进程互斥
- 实现前趋关系
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管程机制
- 资源管理程序
经典进程的同步问题
- 生产者消费者问题
- 哲学家进餐问题
- 读者-写者问题
进程通信
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进程通信的类型
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管道通信系统
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需要提供的能力
- 互斥
- 同步
- 确定对方存在
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消息传递系统
- 直接通信方式
- 间接通信方式
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共享存储器系统
- 基于共享数据结构的通信方式
- 基于共享存储区的通信方式
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客户机-服务器系统
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套接字
- 1、基于文件型
- 2、基于网络型
远程过程调用
远程方法调用
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消息传递通信的实现方式
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直接消息传递系统
- 直接通信原语
- 消息的格式
- 进程的同步方式
- 通信链路
信箱
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直接消息传递系统实例
线程的基本概念
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线程的引入
- 减少程序在并发执行时的时空开销
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线程与进程的比较
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进程的基本属性
- 拥有资源的独立单位
- 可独立调度和分配的基本单位
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线程
- 作为调度和分配的基本单位
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比较dian
- 调度基本单位
- 并发性
- 资源
- 独立性
- 系统开销
- 支持多处理机
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线程的状态和线程控制块
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线程状态
- 执行
- 就绪
- 阻塞
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TCB
- 线程标识符
- 一组寄存器
- 线程运行状态
- 优先级
- 线程转悠存储区
- 信号屏蔽
- 堆栈指针
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线程的实现
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线程的实现方式
- 内核支持线程KST
- 用户级线程ULT
- 组合方式
- 多对多模型
线程的实现
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线程的创建和终止
- 线程的创建
处理机调度与死锁
处理机调度的层次和调度算法的目标
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处理机调度的层次
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高级调度
- 对象是作业
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低级调度
- 进程调度
- 短程调度
- 对象是进程
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中级调度
- 内存调度
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处理机调度的目标
- 资源利用率
- 公平性
- 平衡性
- 策略强调执行
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批处理系统的目标
- 平均周转时间短
- 系统吞吐量高
- 处理机利用率大
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分时系统的目标
- 响应块
- 均衡性
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实时系统的目标
- 截至时间的保证
- 可预测性
作业与作业调度
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批处理系统中的作业
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作业的定义
- 比程序广泛
- 程序和数据
- 作业说明书
作业步
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作业运行的三个阶段
- 收容阶段
- 运行阶段
- 完成阶段
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作业的三个状态
- 后备状态
- 运行状态
- 完成状态
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调度算法
先来先服务
短作业优先
优先级调度算法
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高响应比优先调度算法
- R=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间=响应时间/要求服务时间
最早截至时间优先
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最低松弛度优先
- 任务越紧，优先级越高
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调度算法的分类
- 轮转调度算法
- 优先级调度算法
- 多队列调度算法
- 多级反馈队列
死锁
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定义
- 每个进程都在等待别人的条件
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产生死锁的必要条件
- 互斥条件
- 请求和保持条件
- 不可抢占条件
- 循环等待条件
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死锁处理
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预防
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破坏请求和保持条件
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第一种协议
- 第开始运行就请求全部资源
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第二种协议
- 获得初期运行的资源就开始运行
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破坏不可抢占条件
破坏循坏等待条件
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避免死锁
- 系统安全状态
- 银行家算法
检测死锁
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解除死锁
- 抢占资源
- 终止进程
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存储器规则
存储器的层次
- CPU寄存器
- 主存
- 赋存
程序的装入和链接
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程序的装入
- 绝对装入
- 可重定位
- 动态运行的装入
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程序的链接
- 静态链接
- 装入时动态链接
- 运行时动态链接
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连续分配存储的管理方式
- 单一连续分配
- 固定连续分配
- 动态分区分配
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分区算法
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基于顺序搜索的动态分区分配算法
- 首次适应算法
- 循环首次适应算法
- 最佳适应算法
- 最坏适应算法
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基于索引搜索的动态分区分配算法
- 快速适应算法
- 伙伴系统
- 哈希算法
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动态可重定位分区分配
- 紧凑
- 动态重定位
- 动态重定位分区分配算法
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对换
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类型
- 整体对换
- 页面（分段）对换
对换空间的管理
分页存储的管理
虚拟存储器
输入输出系统
文件管理
磁盘存储器的管理
操作系统的接口
多处理机操作系统
多媒体操作系统
保护和安全
