进程调度-死锁-存储管理-固定分页分段
进程调度
- 进程调度方式是指当有更高优先级的进程到来时如何分配CPU。分为可剥夺和不可剥夺两种，可剥夺指当有更高优先级进程到来时，强行将正在运行进程的CPU分配给高优先级进程；不可剥夺是指高优先级进程必须等待当前进程自动释放CPU。
- 在某些操作系统中，一个作业从提交到完成需要经历高、中、低三级调度。
- 高低调度：高级调度又称为“长调度”、“作业调度”或“接纳调度”，它决定处于输入池中的哪个后备作业可以调入主系统做好运行准备，成为一个或一组就绪进程。在系统中一个作业只需经过一次高级调度。
- 中级调度：中级调度又称“中程调度”或“兑换调度”，它决定处于交换区中的哪个就绪进程可以调入内存，以便直接参与对CPU的竞争。
- 低级调度：低级调度又称“短程调度”或“进程调度”，他决定处于内存中的哪个就绪进程可以占用CPU。低级调度是操作系统中最活跃、最重要的调度程序，对系统的影响很大。
调度算法
- 先来先服务FCFS：先到达的进程优先分配CPU。用于宏观调度。
- 时间片轮转：分配给每个进程CPU时间片，轮流使用CPU，每个进程时间片大小相同，很公平，用于微观调度。
- 优先级调度：每个进程都拥有一个优先级，优先级大的先分配CPU。
- 多级反馈调度：时间片轮转和优先级调度结合而成，设置多个就绪队列1,2,3……n，每个队列分别赋予不同的优先级，分配不同的时间片长度；新进程先进入队列1的末尾，按FCRS原则，执行队列1的时间片；若未能执行完进程，则转入队列2的末尾，如此重复。
死锁
- 当一个进程在等待永远不可能发生的事件时，就会产生死锁，若系统中有多个进程处于死锁状态，就会造成系统死锁。
- 死锁产生的四个必要条件：资源互斥、每个进程占有资源并等待其他资源、系统不能剥夺进程资源、进程资源图是一个环路。
- 死锁产生后，解决措施是打破四大条件，有下列方法：
- 死锁预防：采用某种策略限制并发进程对于资源的请求，破坏死锁产生的四大条件之一，使系统任何时刻都不满足死锁的条件。
- 死锁避免：一般采用银行家算法来避免，银行家算法，就是提前计算出一条不会死锁的资源分配方法，才分配资源，否则不分配资源，相当于借贷，考虑对方还得起才借钱，提前考虑好以后，就可以避免死锁。
- 死锁检测：允许死锁产生，但系统定时运行一个检测死锁的程序，若检测到系统中发生死锁，则设法加以解除。
- 死锁解除：既死锁发生后的解决办法，如强制剥夺资源，撤销进程等。
- 死锁资源计算：系统内有n个进程，每个进程都需要R个资源，那么其发生死锁的最大资源数为n*（R-1）。其不发生死锁的最小资源数为n*（R-1）+1。
线程
- 传统的进程有两个属性：可拥有资源的独立单位；可独立调度和分配的基本单位。
- 引入线程的原因是进程在创建、撤销和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销，故在系统中设置的进程数目不宜过多，进程切换的频率不宜太高，这就限制了并发程度的提高。引入线程后，将传统进程两个基本属性分开，线程作为调度和分配的基本单位，进程作为独立分配资源的单位。用户可以通过创建线程来完成任务，以减少程序并发执行时付出的时空开销。
- 线程是进程中的一个实体，是被系统独立分配和调度的基本单位。线程基本上不拥有资源，只拥有一点运行中必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源，例如进程的公共数据、全局变量、代码，文件等资源，但不能共享线程独有的资源，如线程的栈指针等标识数据。
分区存储管理
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所谓分区存储组织，就是整存，将某进程运行所需的内存整体一起分配给它，然后再去执行，有三种分区方式：
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固定分区：静态分区方法，将主存分为若干个固定的分区，将要运行的作业装配进去，由于分区固定，大小和作业需要的大小不同，会产生内部碎片。
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可重定位分区：可以解决碎片问题，移动所有已经分配好的区域，使其成为一个连续的区域，这样其他外部细小的分区碎片可以合并为大的分区，满足作业要求。只在外部作业请求空间得不到满足时运行。
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可变分区：动态分区方法，主存空间的分区是在作业转入时划分，正好划分为作业需要的大小，这样就不存在内部碎片，但容易将整片主存空间切割成许多块，会产生外部碎片。可变分区的算法如下：
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系统分配内存的算法有很多，根据分配前的内存情况，还需要分配9k空间，对不同的算法的结果介绍如下：
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首次适应法：按内存地址顺序从头查找，找到第一个>=9k空间的空闲块，既切割9k空间分配给进程。
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最佳适应法：将内存中所有空闲内存块按从小到大顺序，找到第一个>=9k空间的空闲块，切割分配，这个将会找到与9k空间大小最相近的空闲块。
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最差适应法：和最佳适应法相反，将内存中空闲块空间最大的，切割9k空间分配给进程，这是为了预防系统中产生过多的细小空闲块。
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循环首次适应法：按内存地址顺序查找，找到第一个>=9k空间的空闲块，而后若还需分配，则找下一个，不用每次都从头查找，这是与首次适应法不同的地方。
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分页存储管理
- 分页原理：将一个进程的地址空间划分成若干个大小相等的区域，成为页。相应的，将主存空间划分成与页相同大小的若干个物理块，称为块或页框。在进程分配主存时，将进程中若干页分别装入多个不相邻的块中。
- 逻辑页分为页号和页内地址，页内地址就是物理偏移地址，而页号与物理块号并非按序对应的，需要查询页表，才能得知页号对应的物理块号，再用物理块号加上偏移地址才得出了真正运行时的物理地址。
- 优点：利用率高，碎片小，分配及管理简单。
- 缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象。
页面置换算法
- 最优算法：OPT，理论上的算法，无法实现，是在进程执行完后进行的最佳效率计算，用来让其他算法比较差距。原理是选择未来最长时间内不被访问的页面置换，这样可以保证未来执行的都是马上要访问的。
- 先进先出算法：FIFO，先调入内存的页先被置换淘汰，会产生抖动现象，既分配的页数越多，缺页率可能越多（既效率越低）。
- 最近最少使用：LRU，在最近的过去，进程执行过程中，过去最少使用的页面被置换淘汰，根据局部性原理，这种方式效率高，且不会产生抖动现象，使用大量计数器，但是没有LFU多。
- 淘汰原则：优先淘汰最近未访问的，而后淘汰最近未被修改的页面。
快表
- 是一块小容量的相联存储器，由快速存储器组成，按内存访问，速度快，并且可以从硬件上保证按内容并行查找，一般用来存放当前访问最频繁的少数活动页面的页号。
- 快表是将页表存于Cache中；慢表是将页表存于内存上。慢表需要访问两次内存才能取出页，快表是访问一次Cache和一次内存，因此更快。
分段存储管理
- 将进程空间分为一个个段，每段也有段号和段内地址，与页式存储不同的是，每段物理大小不同，分段是根据逻辑整体分段的，因此，段表也与页表的内容不同，页表中直接是逻辑页号对应物理块号，而下图所示，段表有段长和基址两个属性，才能确定一个逻辑段在物理段中的位置。
- 优点：多道程序共享内存，各段程序修改互不影响。
- 缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大。
段页式存储管理
- 对进程空间先分段，后分页，具体原理图和优缺点如下：
- 优点：空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态链接。
- 缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内容也有所增加，使得执行速度大大下降。
