寫在前面

操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)行業(yè)中是一門最基礎(chǔ)的技術(shù)，無(wú)論是在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目還是在算法崗，我們都是基于計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，我們對(duì)操作系統(tǒng)的了解體現(xiàn)我們從事計(jì)算機(jī)相關(guān)崗位的資深素質(zhì)，因此，接下來(lái)，這篇文章給大家介紹在面試中常見(jiàn)的操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)然，開(kāi)發(fā)和算法崗對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要求程度不同，相對(duì)而言，開(kāi)發(fā)對(duì)操作系統(tǒng)的要求其實(shí)更高一些。但是一些基礎(chǔ)、核心、常見(jiàn)的問(wèn)題要求我們要掌握。

面試的過(guò)程中，為了考察面試者的基礎(chǔ)功力，除了算法以外，操作系統(tǒng)將會(huì)占比很大的權(quán)重，本文就給大家全部分享吧

目錄大綱

（由于知識(shí)點(diǎn)太多，Σ( ° △ °|||)︴，此處省略.............................................................）

第一章、認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)

• 計(jì)算機(jī)硬件簡(jiǎn)介
• 操作系統(tǒng)博物館
• 操作系統(tǒng)概念
• 系統(tǒng)調(diào)用
• 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)處理器、主存、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、網(wǎng)絡(luò)接口以及各種輸入/輸出設(shè)備構(gòu)成。

CPU

CPU是計(jì)算機(jī)的大腦，它主要和內(nèi)存進(jìn)行交互，從內(nèi)存中提取指令并執(zhí)行它。一個(gè)CPU的執(zhí)行周期是從內(nèi)存中提取第一條指令、解碼并決定它的類型和操作數(shù)，執(zhí)行，然后再提取、解碼執(zhí)行后續(xù)的指令。重復(fù)該循環(huán)直到程序運(yùn)行完畢。

多線程和多核芯片

對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)講，多線程是有意義的，因?yàn)槊總€(gè)線程對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都像是一個(gè)單個(gè)的CPU。比如一個(gè)有兩個(gè)CPU的操作系統(tǒng)，并且每個(gè)CPU運(yùn)行兩個(gè)線程，那么這對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就可能是4個(gè)CPU。

內(nèi)存

計(jì)算機(jī)中第二個(gè)主要的組件就是內(nèi)存。理想情況下，內(nèi)存應(yīng)該非常快速(比執(zhí)行一條指令要快，從而不會(huì)拖慢CPU執(zhí)行效率)，而且足夠大且便宜，但是目前的技術(shù)手段無(wú)法滿足三者的需求。于是采用了不同的處理方式，存儲(chǔ)器系統(tǒng)采用一種分層次的結(jié)構(gòu)

總線

上面的結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)單個(gè)人計(jì)算機(jī)的組件圖)在小型計(jì)算機(jī)已經(jīng)使用了多年，并用在早期的IBM PC中。然而，隨著處理器核內(nèi)存變得越來(lái)越快，單個(gè)總線處理所有請(qǐng)求的能力也達(dá)到了上線，其中也包括IBMPC總線。必須放棄使用這種模式。其結(jié)果導(dǎo)致了其他總線的出現(xiàn)，它們處理I/0設(shè)備以及CPU到存儲(chǔ)器的速度都更快。這種演變的結(jié)果導(dǎo)致了下面這種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。

第二章、進(jìn)程和線程

• 進(jìn)程
• 線程
• 進(jìn)程間通信
• 調(diào)度

進(jìn)程模型

多線程解決方案

經(jīng)典的線程模型

競(jìng)態(tài)條件

互斥量

消息傳遞

屏障

批處理中的調(diào)度

第三章、內(nèi)存管理

• 無(wú)存儲(chǔ)器抽象
• 一種存儲(chǔ)器抽象:地址空間
• 虛擬內(nèi)存
• 頁(yè)面置換算法

運(yùn)行多個(gè)程序

基址寄存器和變址寄存器

交換過(guò)程

內(nèi)存針對(duì)自動(dòng)增長(zhǎng)的區(qū)域，會(huì)有三種處理方式

使用位圖的存儲(chǔ)管理

頁(yè)表

先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法

工作集時(shí)鐘頁(yè)面置換算法

第四章、文件系統(tǒng)

• 文件
• 目錄
• 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
• 文件系統(tǒng)的管理和優(yōu)化

文件結(jié)構(gòu)

文件類型

層次目錄系統(tǒng)

鏈表分配

日志文件系統(tǒng)

虛擬文件系統(tǒng)

磁盤空間管理

物理轉(zhuǎn)儲(chǔ)和邏輯轉(zhuǎn)儲(chǔ)

第五章、I/O

• I/O設(shè)備
• IO軟件原理
• I/O層次結(jié)構(gòu)
• 盤
• 時(shí)鐘

設(shè)備控制器

設(shè)備控制器是處理CPU傳入和傳出信號(hào)的系統(tǒng)。

內(nèi)存映射I/0

每個(gè)控制器都會(huì)有幾個(gè)寄存器用來(lái)和CPU進(jìn)行通信。通過(guò)寫入這些寄存器，操作系統(tǒng)可以命令設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)、開(kāi)啟或者關(guān)閉設(shè)備等。通過(guò)從這些寄存器中讀取信息，操作系統(tǒng)能夠知道設(shè)備的狀態(tài)，是否準(zhǔn)備接受一個(gè)新命令等。

直接內(nèi)存訪問(wèn)

精確中斷和不精確中斷

中斷處理程序

磁盤

為了組織和檢索數(shù)據(jù)，會(huì)將磁盤組織成特定的結(jié)構(gòu)，這些特定的結(jié)構(gòu)就是磁道、扇區(qū)和柱面

磁盤臂調(diào)度算法

第六章、死鎖

• 鴕鳥(niǎo)算法
• 死鎖檢測(cè)和恢復(fù)
• 死鎖避免
• 破壞死鎖

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有很多獨(dú)占性的資源，在同一時(shí)刻只能每個(gè)資源只能由一個(gè)進(jìn)程使用，我們之前經(jīng)常提到過(guò)打印機(jī)，這就是一個(gè)獨(dú)占性的資源，同一時(shí)刻能有兩個(gè)打印機(jī)同時(shí)輸出結(jié)果，否則會(huì)引起文件系統(tǒng)的癱瘓。所以，操作系統(tǒng)具有授權(quán)-個(gè)進(jìn)程單獨(dú)訪問(wèn)資源的能力。

死鎖模型

Holt在1972年提出對(duì)死鎖進(jìn)行建模，建模的標(biāo)準(zhǔn)如下：

●圓形表示進(jìn)程

●方形表示資源

通信死鎖

死鎖是一類通用問(wèn)題，任何操作系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生死鎖。當(dāng)每一-組進(jìn)程 中的每個(gè)進(jìn)程都因等待由該組的其他進(jìn)程所占有的資源而導(dǎo)致阻塞，死鎖就發(fā)生了。這種情況會(huì)使所有的進(jìn)程都處于無(wú)限等待的狀態(tài)。死鎖的檢測(cè)和避免可以通過(guò)安全和不安全狀態(tài)來(lái)判斷，其中一個(gè)檢測(cè)方式就是銀行家算法;當(dāng)然你也可以使用鴕鳥(niǎo)算法對(duì)死鎖置之不理，但是你肯定會(huì)遭其反噬。也可以在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度來(lái)避免死鎖，這樣能夠預(yù)防死鎖;也可以破壞死鎖的四個(gè)條件來(lái)破壞死鎖。資源死鎖并不是唯一性的死鎖，還有通信間死鎖，可以設(shè)置適當(dāng)?shù)某瑫r(shí)時(shí)間來(lái)完成。活鎖和死鎖的問(wèn)題有些相似，它們都是-種進(jìn)程無(wú)法繼續(xù)向下執(zhí)行的狀態(tài)。 由于進(jìn)程調(diào)度策略導(dǎo) 致嘗試獲取進(jìn)程的一方永遠(yuǎn)無(wú)法獲得資源后，進(jìn)程會(huì)導(dǎo)致饑餓的出現(xiàn)。

第七章、操作系統(tǒng)面試題

解釋一下什么是操作系統(tǒng)

微內(nèi)核

多處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（由于內(nèi)容太多了，就不一一展示了Σ( ° △ °|||)︴）

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统存储器管理实验报告_献上膝盖！华为工程师抛出一份堪称“举世无双”操作系统笔记...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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