操作系统计组基础知识

操作系统基础知识#

进程与线程#

进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位

一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程，线程是进程的子单位

线程间信息共享和通讯比较方便，不需要资源的切换

线程与协程#

协程是运行在线程上的，单个时间只能有一个协程运行，它的调度由用户控制，用户手动发起协程，并且手动释放CPU使用权（yield）。调用协程不需要切换到内核态，因此效率高

死锁#

死锁的四个必要条件

• 互斥条件：指资源同一时间只能被一个线程所使用
• 请求和保持条件：线程在申请资源的同时，不愿放弃自己手头已有的资源
• 不可剥夺条件：资源只能由线程自己释放，不可被它人剥夺
• 循环等待条件：线程之间A等B，B等A的循环等待链

防止死锁#

• 破坏死锁的四个必要条件之一
• 利用算法实现资源分配（银行家算法：在分配之前计算有没有可能陷入死锁情况，有则拒绝分配）
• 由操作系统干预，抢占资源或终止线程

虚拟内存#

虚拟内存是基于分页式存储管理机制的。在进程执行的时候并不会把所有的页都放入内存中，而是把一部分页映射到内存中，剩余部分仍储存于外存，当引用到内存中不存在的页的时候，会产生缺页中断，此时再从外存中把页调用进来

把页调用进来后有三种页面置换算法

• 最佳置换算法（OPT）：最理想的情况，但是需要预知未来页面的使用情况，不可能实现
• 先进先出（FIFO）：先被置换进来的页面最先被置换出去
• 最近最久未使用（LRU）：记录页面上一次以来访问经历的时间，找出最久未使用的

内存碎片#

固定分区分配会产生内部内存碎片；动态分区分配会产生外部碎片

计组基础知识#

Cached#

由于CPU寄存器的计算速度非常快，相比之下将数据从主存读入CPU的速度将会慢很多。因此为了提高CPU的效率，引入高速的Cached。CPU从Cached中读取数数据，计算后放回Cached中

一般的CPU有三级Cached，越靠近CPU的Cached速度越快，大小越小，价格越贵

Cache的基本原理

提升Cached的命中率#

如何提升CPU的缓存命中率？