操作系统学习总结（用于考研复试）
1.os特性：
并发（并发：同一时间间隔内；并行：同一时刻）共享；虚拟；异步
2.os定义及功能：
定义：计算机资源的管理者。处理机管理；存储器管理；文件管理；设备管理的功能。
3.os为用户提供的接口：命令接口；程序接口（即系统调用）
4.用户态转向核心态的例子（本质：将cpu控制权交给os）
中断；系统调用；发生错误；企图执行特权指令。
5.中断和异常
中断：外中断（如时间片到）；异常：内中断/例外/陷入（如运算溢出）
区分依据：是否由指令引起，是则属于内中断
6.系统调用：他是用户程序取得os服务的唯一途径。凡是会影响到其他进程(与资源有关的)的操作都应通过系统调用请求os代为完成。
7.中断处理过程：
硬件自动完成（中断隐指令）：关中断(使后几步不被打断)，保存断点，中断服务程序寻址
程序完成：保存现场和屏蔽字，开中断，执行中断服务程序(目的)，关中断(使后一步不被打断)，恢复现场和屏蔽字，中断返回（同时开中断）
8.为什么引入进程、线程以及他们的区别：
进程：程序这个静态概念已经不能如实反映并发执行过程的特征，而且进程也可以更好地使多道程序并发执行提高资源利用率。进程=程序+数据+PCB
线程：属于“轻量级的进程”，可以减少时空开销，提高资源利用率。
区别：
进程：拥有资源的基本单位。系统开销相比线程大得多。
线程：独立调度的基本单位。（线程可以访问其隶属的进程的资源）
9.用户级线程与内核级线程：
用户级线程中内核意识不到线程的存在，进程仍为基本调度单位，所以即使在多核处理器中也不能实现线程的并发执行，而内核级线程可以。
10.进程的状态：
就绪（无处理机有其他）；运行（处理机和其他都有）；阻塞（处理机和其他都无）
11.进程的管理、通信：（将进程控制用的程序成为原语，它不可中断不可分割）
进程的管理：
①进程的创建（创建原语）：申请PCB及初始化；分配资源。
②进程的撤销（撤销原语）：删除PCB，回收资源。
③进程的阻塞（阻塞原语）：PCB插入阻塞队列。
④进程的唤醒（唤醒原语）：PCB插入就绪队列。
进程的通信：（区分高级低级看传输效率）
低级方式：PV操作
高级方式：共享存储。消息队列。管道通信。
12.三级调度（高级=作业调度：分配资源，建立进程。中级=内存调度：挂起激活进程。低级=处理机调度：分配CPU）
作业与进程：要求计算机完成的一串任务称为作业。作业调度时将其从后备队列调入内存，为其建立根进程，根进程又会创建子进程去完成指定任务。
处理机调度算法：
先来先服务（不利于短作业）
短作业优先（不利于长作业）
高响应比优先（综合上述两种的优点）：响应比=（等待时间+处理时间）/处理时间
优先级调度
时间片轮转
多级反馈队列（最优，短作业优先且长作业不会饿死）：①设置多个队列，1~n队列的优先级逐级递减，而时间片逐级递增。②进入等待的队列先去1级队列的队尾，按先进先出原则。若运行完后进程未结束则去下一级队列的队尾...③当1级队列空时才轮到2级队列。
13.互斥的四种软件实现方式：
单标志（必须交替进入，违背空闲让进）
双标志先检查（可能同时进入临界区，违背忙则等待）
双标志后检查（可能两个都进不了，违背空则让进）
皮特森算法：turn表示谦让标志，=0表让P0先进，=1表让P1先进，最后谁进取决于最后谦让的是谁；flag[2]表示两个进程是否想进入。（违背让权等待）
14.记录型信号量实现同步互斥（同步：有先后制约关系。互斥：相互抢占资源）
P操作：资源数-1，当其<0时加入阻塞队列
V操作：资源数+1，当其<=0时唤醒队头进程
同步中：在需要用到资源的行为前面P，会释放资源的行为后面V。
互斥中：PV操作紧夹使用资源的行为。
15.生产者-消费者问题（既有互斥又有同步）：
同步时：需要用前P一下，提供之后V一下。互斥时：PV夹紧资源。
16.读者写者问题（写者与大家都互斥，读者只与写者互斥）
用一个count计数器表示是否是第一个/最后一个读者，是则需要进行资源的请求/释放。
对count的操作需要用mutex进行互斥访问达到一气呵成的效果，否则会死锁。
17.死锁
定义：多个进程因资源竞争而造成的僵局
原因：系统资源的竞争；进程推进非法
必要条件(不满足任意一个则不发生死锁)：互斥；不可剥夺；请求并保持；循环等待
解决死锁：
预防：破坏必要条件
避免：银行家算法和安全性算法（先用银行家算法预先分配资源再用安全性算法检测这次分配是安全，安全则正式分配，否则撤回之前的分配）
检测与解除：看资源分配图是否可简化（死锁定理：如果资源分配图可以化简则没有死锁）
18.死锁和饥饿的区别
死锁是多个进程因资源竞争而造成的僵局，而饥饿是进程发生无穷等待的情况。
区别：死锁的进程必须>=2个，而饥饿可以只有一个。死锁进程必须是阻塞状态，而饥饿可以是就绪状态 一直得不到运行。
19.源程序->可执行文件
编译：形成汇编语言
汇编：形成机器语言
链接：形成可执行文件（此时在磁盘上，装入内存才会形成物理地址）
20.链接和装入的三种方式
链接：静态链接，装入时动态链接，运行时动态链接。
装入：绝对装入（编译时产生绝对地址的目标代码）；静态重定位（装入时修改指令和数据）；动态重定位（需要重定位寄存器的支持，其存放装入模块的起始地址，只有在程序运行时才将相对地址加上寄存器地址得到物理地址）
21.连续内存分配
单一连续分配（内存只有一道程序）
固定分区分配（分区大小可以相等可以不等）
可变分区分配：首次适应（从第一个开始找）；循环首次适应（从上次结束的位置开始找）；最佳适应（找最小适合的）；最坏适应（找最大适合的）
22.非连续内存分配：分页；分段；段页式；
分页的逻辑地址->物理地址：页表寄存器中的页表起始地址+（页号*页表项长度）=块号的地址；块号*块的大小+偏移地址=物理地址。
分段的逻辑地址->物理地址：段表寄存器中的段表起始地址+（段号*段表项长度）=该段的始址；始址+偏移地址=物理地址。
23.分页和分段管理的地址空间维度
分页：一维。分段：二维。
因为页面大小P固定，逻辑地址/P=页号，逻辑地址%P=偏移地址。所以只需给出一个整数即可确定物理地址。
而段的大小不固定，所以需要显示给出段号和段内偏移，即地址空间为二维。
24.分段和分页的区别：
分页：产生内部碎片；逻辑地址一维；页面大小相等；为提高内存利用率。
分段：产生外部碎片；逻辑地址二维；段长不等；为方便编程。
25.虚拟内存管理
为什么引入虚拟内存：在物理上扩展内存相对有限的条件下，可以在逻辑上扩展内存。
虚存空间：min【内外存之和，2^计算机的地址位数】若32位则是2^32,若大于该数则无法寻址，没有意义。
实现方式：请求分页、请求分段、请求段页式。
26.TLB（快表）：
采用虚存后，需要访问内存的页表，访存的次数因此增加。为了减少访存的次数，往往将页表中最活跃的几个页表项复制到高速缓冲存储器中（CPU中的寄存器）。这种在高速缓冲存储器中的页表项称为快表。
27.页面置换算法
最佳置换（找最久被使用到的页面换出）；先进先出（会出现belady异常即分配的物理块增多而缺页次数也增加的情况）；最近最久未使用（往左找）；
时钟置换算法（访问位和修改位按00 01 10 11的优先级换出）
28.抖动：
定义：频繁进行页面调度的行为。
原因：内存空间不足；置换算法选择不当；对换信息量过大。
29.磁盘读写操作所需时间
寻道时间+延迟时间+传输时间
磁盘调度算法：先来先服务；最短寻找时间优先；扫描算法（左到右 右到左一直循环）；循环扫描算法（左到右一直循环）；
30.I/O控制方式：
程序I/O方式（CPU不断测试）；
中断驱动方式（允许外设中断CPU，但每个字的传输都需要经过CPU）；
DMA方式（以块为单位直接传输数据到内存，只有块的开始和结束需要CPU干预）；
通道控制方式（专门负责输入输出的处理机，最大程度减少CPU干预）；
31.SPOOLing技术：
是以空间换时间，将独占设备改造为共享设备的技术。
在磁盘上开辟空间用作输入输出井，使得CPU可以不用等待I/O设备，以缓和CPU和I/O设备速度差问题。
