文章目錄

• • 1：概論
  • 2：處理器管理

1：概論

• 批處理系統
  • 是第一個使用多道程序設計的系統
  • 缺少交互性 但是效率提升
• 分時處理系統
  • 把一臺計算機按照時間片輪轉的方式分配給多個用戶，使得用戶覺得是自己獨占計算機
  • 必須在規定的時間進行響應
  • 交互性增加 響應的時間和CPU的性能，聯機終端的數目，所用時間片的長短，系統調度開銷和兌換信息的多少
• 實時處理系統
  • 能夠實時的查詢并且更新數據
  • 機票系統 實時查詢系統 飛機 導彈

2：處理器管理

• 處理器狀態

  • 核心態和用戶態，又叫管態和目態
  • 核心態可以執行所有的指令，目態只能執行用戶指令
  • X86 一種有四個特權級，0最高，3最低 但是Windows 中只有兩個特特權級
  • 模式切換
  • 用戶態到核心態：系統調用，中斷或者異常
  • 程序狀態字的模式為設置為核心態
  • 核心態到用戶態：加載程序狀態字特權指令

• 程序狀態字

  • 指示處理器的狀態，控制指令的執行順序，并且指示與運行程序有關的信息，主要作用是實現程序狀態的保護和恢復
  • 在X86總 PWS由標志寄存器和EIP組成

• 中斷的處理

  • 發現中斷源
  • 保護現場
  • 轉向中斷/ 異常時間的處理程序
  • 恢復現場

• 時鐘中斷是肯定是在用戶使用的哈 中斷程序是在內核

• 可再入 和可再用

  • 可再入：只讀的代碼，能夠被多個程序同時調用 編譯程序
  • 可再用：一次只能一個程序調用

• 進程的特征

  • 【并發性 制約性】【 獨立性 共享性】【 結構性】【 動態性】

• 操作系統的特性

  • 異步性 共享性 并發性

并發制約獨立動態結構共享

• 進程的狀態和轉換

  • 三態模型
  • 五態模型
  • 七態模型

• 進程映像

  • 進程控制塊
    • 表示信息
    • 現場信息
    • 控制信息
  • 進程程序塊
  • 進程核心快
  • 進程數據塊

• 上下文切換和模式切換

  • 上下文是不同的進程之間的轉換
  • 模式切換是同一個進程下的 內核和用戶之間的轉變
  • 上下文切換，進程切換一定是在內核空間中的

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• 進程的管理和控制

  • 原語 關中斷，不能并發執行 是哦那個房管指令

• 線程

  • 用戶級線程：無需模式切換，節省開銷
  • 大多數系統調用是阻塞的，一個的阻塞導致整個進程的阻塞
  • 內核級線程：能夠利用多個CPU
  • 并且一個線程阻塞之后，也不會導致整個的堵塞
  • 線程在用戶時，模式切換的開銷太大。用戶——內核——用戶

typedef struct semaphore{int value;struct pcb* list; };void P(semaphore &s){s.value--;if(s.value<0){W(s.list); //利用W（s.list)來阻塞自己} }void V(semaphore &s){s.value++;if(s.value<=0){R(s.list);} }

管程的實現代碼

type struct InterfaceModule{semaphore mutex;semaphore next;int next_count; }//enter mutex=1; next=0; next_count=0;process enter(){P(IM.mutex); }process leave(){if(IM.next_count>0){V(IM.next);}else{V(IM.NEXT);} }process singal(semaphore & x_sem, int & x_count,IM){next_count++;//喚醒當前信號量上的if(x_count>0){V(x_sem);P(IM.next);next_count--;} }process wait(semaphore & x_sem,int & x_count,IM){x_count++;if(IM.next_count>0){V(IM.next);}else{V(IM.mutex);}P(x_sem);x_count--; }哲學家就餐問題typedef philiosopher_dinner=monitorenum {hungry,eating,thinking} state[5]; semaphore self[5]; int selft[5]_count; for(int i=0;i<5;i++){state[i]=thinking; } define pickup,putdown; use enter,leave,putdown,singalvoid puton(int i){enter(IM);state[i]=hungry;test(i);if(state[i]!=eating){wait(self[i],self_count[i],IM);}拿到左右的兩邊筷子leave(IM); }void putdown(int i){enter(IM);state[i]=thinking;test((i-1)%5);test((i+1)%5);leave(IM); }void test(int i){if(state[i]== hungry && state[(i-1)%4]!=eating && state[(i+1)%5]!=eating){state[i]=eating;singal(self[i],self[i]_count,IM);} }生產者消費者問題process enter(){P(IM.mutex); }process leave(){if(IM.next_count>0){V(IM.next);}else{V(IM.NEXT);} }process singal(semaphore & x_sem, int & x_count,IM){next_count++;//喚醒當前信號量上的if(x_count>0){V(x_sem);P(IM.next);next_count--;} }process wait(semaphore & x_sem,int & x_count,IM){x_count++;if(IM.next_count>0){V(IM.next);}else{V(IM.mutex);}P(x_sem);x_count--; }typedef produce_customer=monitorsemaphore notfull,notempty; int notfull_count,not_empty; notfull=0,notempty=0; notfull_count=0;not_empty_count=0; int count = 0;void put(){enter(IM);if(count==M){wait(notfull,notfull_count,IM);}//進行產品的制作count++;singal(notempty,notempty_count,IM);leave(IM); }void putdown(){enter(IM);if(count==0){wait(notempty,notempty_count,IM);}count--;singal(notfull,notfull_count,IM);leave(IM); }讀者寫者問題typedef reader_writer=monitorsemaphore R,W; int R_count,W_count; int readcount,writecount;void startread(){enter(IM);if(writecount>0){wait(R,R_count,IM);}readcount++;leave(IM); }void endread(){enter(IM);readcount--;if(readcount==0) singal(W,W_count,IM);leave(IM); }void startwrite(){enter(IM);writecount++;if(writecount>1 || readcount>0 ){wait(W,W_count,IM);}leave(IM); }void endwrite(){enter(IM);writecount--;if(writecount>0){singal(W,W_count,IM);}else{singal(R,R_count,IM);}leave(IM); }

• 進程通信
• 信號
• 管道
• 共享內存
• 消息傳遞
• 共享內存

死鎖防止：

破壞四個必要條件

互斥 保持與申請 不剝削 循環等待

保持與申請：靜態分配

不剝削：剝削

循環等待：按需分配 俺層次分配

死鎖避免 銀行家算法

如果可以收回來，那我才借給你

死鎖檢測和接觸 資源分配圖 和死鎖定理

設備管理 I/O 硬件原理

• I/O控制方法

  • 輪詢
  • 中斷
  • DMA
  • 通道
  • 對CPU的影響程度越來越小

• I/O 軟件的設計目標 高效率和通用性

  • 考慮的問題
    • 設備通用性
    • 出錯處理
    • 同步/異步傳輸
    • 緩沖技術
  • IO軟件的四個層次
    • I/O 中斷處理程序
    • I/O 設備驅動程序
    • 獨立于設備的 I/O軟件
    • 用戶空間中的I/O 軟件
  • 驅動程序的三功能
    • 設備初始化
    • 執行設備驅動歷程
    • 執行中斷處理歷程
  • 獨立于設備的 I/O軟件
    • 設備命名和設備保護
    • 提供與設備無關的塊尺寸
    • 緩沖技術
    • 設備分配和狀態跟蹤
    • 錯誤處理與報告
  • 用戶空間的 I/O軟件
    • 庫函數
    • SPOOLING
      • 作業調度程序 井管理程序 運行作業

• 緩沖技術

  • 單緩沖
  • 雙緩沖
  • 多緩沖

• 移動臂調度

  • FCFS 先進先出
  • elevator 電梯調度
  • SSTF 最短查詢時間 可能被黏
  • 掃描算法 scan 需要 到頭
  • circular scan 循環掃描 單方向

• 文件管理

• 文件的存取方式

  • 順序
  • 直接
  • 索引

• 文件的邏輯結構

  • 流失 無結構
  • 記錄

• 文件的物理結構

  • 順序
  • 連接
  • 直接文件
  • 索引

• 標準化的操作接口

  • 文件共享
    • 靜態共享
    • 動態共享
    • 文件符號鏈接共享

• 硬盤空間管理

  • 連續分配
  • 非連續分配

• 付村管理方法

  • 位示圖
  • 空閑區表
  • 空閑塊鏈
  • 成組鏈接發

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2020 操作系统第零天复习（知识点总结）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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