karshey的博客

是为了期末考和以后就业的笔记。

缓冲区管理知识总览什么是缓冲区？有什么作用？一般用内存作为缓冲区，因为硬件成本高，容量小（性价比低）。缓冲区的作用：单缓冲假设T>C的情况：处理一块数据的平均用时：T+MT+M后：又回到了工作区满，缓冲区空。假设T<C的情况：处理一块数据的平均用时：C+M采用 单缓冲 策略，处理一块数据平均耗时 Max(C,T)+M双缓冲T>C+M：T<C+M：结论：采用 双缓冲 策略，处理一个数据块的平均耗时为Max(T,C+M).使用单/双缓冲在

设备的分配与回收知识总览在设备独立性软件里。设备分配时应考虑的因素设备的分配算法：如：先来先服务优先级高者优先短任务优先…从安全性上考虑的两种设备分配方式：保障了安全就降低了效率。静态分配和动态分配静态分配：进程运行前为其分配全部所需资源，运行结束后归还。——破坏了“请求和保持”的条件，不会发生死锁。动态分配：进程运行过程中动态申请设备资源设备分配管理中的数据结构一个通道可控制多个设备控制器，每个设备控制器可控制多个设备。通道是控制器的上级，所以控制器有一个指

IO软件层次结构IO核心子系统假脱机技术（SPOOLing技术）以下是IO软件层次结构的内容知识总览用户层软件实现了与用户交互的接口。将用户的请求翻译为格式化的IO请求，并通过 系统调用 请求操作系统内核的服务。设备独立性软件又称 设备无关软件。与设备的硬件特性无关的功能几乎都在这一层实现。主要实现的功能：向上层提供统一的调用接口。（如：read/write系统调用）设备的保护。（原理类似于对文件的保护，设备会被看成一种特殊的文件，不同用户对设备的访问权限不同）差错处理。（

I/O控制方式知识总览IO控制方式就是用什么样的方式来控制IO设备的数据读写。程序直接控制方式CPU说“我要读”。检查控制器是否准备好输入设备准备好后将数据传给控制器并告诉它自己准备好了控制器收到数据后，把它放到数据寄存器，状态为改为0表示准备好了CPU知道设备们准备好了，就把数据寄存器中的数据读入CPU，再放到内存 中。如果还要继续读，就重复第一步。流程图：我们要关注的点：CPU要不停的轮询检查（即上述的第2步），长期属于忙等状态，利用率低。每次读写一个字。中断驱动

I/O设备的基本概念和分类I/O控制器以下是I/O设备的基本概念和分类的内容知识总览什么是I/O设备I/O就是输入、输出。I/O设备就是可以将数据输入到计算机，或者可以接受计算机输出数据的外部设备，属于计算机的硬件设备。比如：UNIX系统将外部设备抽象成一种特殊的文件。用户可以使用与文件操作相同的方式对外部设备进行操作。I/O设备的分类按使用特性数据传输速度：慢——人机交互。快——存储。中——网络通信。按传输速率低中高，鼠标键盘肯定是低的（鼠标键盘高了也没用，人跟不上

减少延迟时间的方法磁盘的管理以下是减少延迟时间的方法的内容前情回顾简而言之：如果要读写逻辑上相邻的盘片会延长时间，因为读写完一个盘片后要处理一段时间，处理完已经转过想要读的下一个盘片了。磁盘地址结构的设计-减少寻道时间的方法物理地址 盘面号在柱面号之前的情况。物理地址 柱面号在盘面号之前的情况。对比一下发现：盘面号在前面的要移动磁头，而柱面号在前面的不需要。所以柱面号在前面好。物理地址是：柱面号、盘面号、扇区号。标准答法：读取地址连续的磁盘块时，采用（柱面号，盘面号，扇区号）

磁盘调度算法一些寻道的图来自：操作系统:磁盘调度算法知识总览一次磁盘读/写操作需要的时间先来先服务算法（FCFS）First Come First Service。很菜的算法。菜在它很容易来来回回。如：最短寻找时间优先算法（SSTF）Shortest Seek Time First。可能产生饥饿现象。眼前最优未必总体最优。寻道的图：扫描算法（SCAN）也叫电梯算法。只有磁头移动到最外侧磁道时才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动。不会饥饿。寻道的图：

磁盘的结构知识总览磁盘、磁道、扇区磁盘：用磁性物质来记录二进制数据。磁道：一圈圈的就是磁道。扇区：扇形的就是扇区。如何在磁盘中读写数据把“磁头”移动到想要读/写的扇区所在的磁道。磁盘转起来，目标扇区在磁头下面划过，就能完成对扇区的读/写操作。类似音乐唱片机：盘面、柱面柱面 相当于垂直于盘面的z轴。所有磁头是同步运行的。一个盘片可能会有两个盘面。磁盘的物理地址磁盘的分类磁头可以移动的分为活动头磁盘。不可移动的分为固定头磁盘。（因为每个磁道都有磁头的，通通包含，不需要

文件共享文件保护知识总览以下是文件共享的内容基于索引结点的共享方式（硬链接）用一个count来记录在使用这个文件的用户的个数。当用户删除文件，则用户目录的该文件目录项删除，并count-1.当count=0，则系统删除此文件。基于符号链的共享方式（软链接）大概意思：ccc记录了aaa的路径，像是aaa的快捷方式。所以想访问ccc，系统就会找到aaa。举个例子：这个“随便一个名字”记录了QQ的路径，所以访问“随便一个名字”就是在访问QQ。关于删除：删除aaa文件后，尽管c

文件的基本操作知识总览创建文件在外存中找到空间，在目录中创建目录项。删除文件找到目录项、回收磁盘块、删除目录项。打开文件找到文件名对应目录项、将目录项复制到“打开文件表”中。注意，有两种打开文件表。系统的打开文件表和进程的打开文件表。进程的记录了此进程要打开的文件有哪些。关闭文件读文件读指针 指向的外存中，将用户指定大小的数据读入用户指定的内存区域。读：数据 外存调到内存。写文件和读文件类似。写：内存保存回外存总结...

文件存储空间管理知识总览存储空间的划分与初始化划分：将物理磁盘划分为一个个文件卷。初始化：将各个文件卷划分为目录区、文件区。目录区：存放文件目录信息FCB、用于磁盘存储空间管理的信息文件区：存放文件数据存储空间管理空闲表法适用于连续分配方式。表中放的是空闲的位置。空闲链表法空闲盘块链：操作系统保存链头、链尾指针。适用于离散分配 的物理结构。空闲盘区链：离散、连续分配都适用。为一个文件分配多个盘块效率更高。位示图法用二维数组来表示某个盘块是否分配，0表示空闲，

文件的物理结构（上）文件的物理结构（下）知识总览文件块、磁盘块磁盘块的大小与内存块、页面的大小相同。内存与磁盘之间的数据交换以==“块”为单位。在外存==管理中，文件的逻辑地址空间被分为一个个文件块。连续分配连续分配要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。物理块号=起始块号+逻辑块号。可以随机访问。 （因为由“规律”可循）读取某个地盘块时，需要移动磁头。访问的两个磁盘块相隔越远，移动磁头所需时间就越长。因此：连续分配的文件在顺序读/写时速度最快。（既连续，又按顺序）缺点：物

文件目录知识总览文件控制块文件控制块（FCB），是一个文件的目录项，包含文件的基本信息，存取控制信息，使用信息。最重要的是文件名和文件存放的物理地址。FCB实现了文件名和文件之间的映射。 使可以“按名存取”。我们需要对文件目录进行哪些操作呢？搜索、创建文件、删除文件、显示目录、修改目录。单级目录结构早期操作系统的整个系统只有一张目录表，每个文件占一个目录项。单机目录实现按名存取，但不允许重名。 （可以理解为：因为只有一张目录表，重名了就无法区分了）两级目录结构两级目录结构：

文件的逻辑结构知识总览所谓“逻辑结构”，就是在用户看来文件内部的数据如何组织。所谓“物理结构”，就是操作系统看来文件的数据如何在外存存放。无结构文件按文件是否有结构分类，可以分为无结构文件、有结构文件。无结构文件：文件内部的数据就是一系列二进制流或字符流组成。又称==“流式文件”。==如windows中的txt文件。有结构文件由一组相似的记录组成，又称==“记录式文件”。每条记录由若干数据项组成。如：数据库表文件。一般来说，每条记录有一个数据项可作为关键字==。（作为识别不同记录的ID

初识文件管理引入文件的属性文件的属性有：文件名、标识符、类型、位置、大小、创建时间、上次修改时间、文件所有者信息、保护信息。同一目录下不允许有重名文件。文件内部的数据应该怎样组织起来操作系统应该向上提供哪些功能从上往下看，文件应该如何存放在外存其他需要由操作系统实现的文件管理功能文件共享：使多个用户可以共享使用一个文件。文件保护：如何保证不同的用户对文件有不同的操作权限。总结...

页面分配策略知识总览驻留集、页面分配、置换策略驻留集：给进程分配的物理块的集合。分配小了装不下，会频繁缺页中断；分配大了，给一个进程分配多了物理块，别的进程就少了——并发性下降。全局置换：把空闲的分给缺页进程，或把别的进程持有的物理块置换到外存再给缺页进程——总之缺页进程的物理块会变大，所以就不会是固定分配。就是上面表格的组合：固定分配局部置换：分配的物理块固定，缺页了就换走进程自己的其他页，换入需要的页。可变分配全局置换：缺页就分配新物理块。可变分配局部置换：根据缺页频率动态地增加或

页面置换算法知识总览最佳置换算法（OPT）每次选择淘汰的页面将是以后永不使用，或者在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证最低的缺页率。跟开了上帝视角似的是最优的情况（实际不可能达到，是无法实现的）先进先出置换算法（FIFO）淘汰最先进入内存的页面。有Belady异常：当为进程分配的物理块增大时，可能出现缺页次数增多的反常现象。（也只有它会有这种异常）算法性能差。最近最久未使用置换算法（LRU）每次淘汰的页面是最近最久未使用的页面。需要专门的硬件支持，算法性能好，但实现困难，

虚拟内存的基本概念请求分页管理方式知识总览以下是虚拟内存的基本概念引入：传统存储管理方式的特征、缺点局部性原理简而言之，时间局部性原理——一个数据被访问，它很可能还被访问；空间局部性原理——一个存储单元被访问，附近的存储单元也很可能被访问。虚拟内存的定义和特征简而言之，虚拟内存，让CPU以为所有程序都装入了，实际上只装入了快要用到的，剩下的等快要用到再装入。CPU寻址范围大可以理解为：如果要用到某个程序但它还没装入，CPU寻址范围大就可以很快的找到他并把它装入——很快地弥补了。

段页式管理方式知识总览分段、分页管理方式中最大的优缺点关于段式管理会产生外部碎片：ps：分段管理中产生的外部碎片也可以用“紧凑”来解决，只是需要付出较大的时间代价。分段+分页=段页式管理示意图：先分段，后分页。段页式管理的逻辑地址结构先找段号，再找页号，再找页内偏移——一层层往下找。段表、页表段号——页表长度——页表存放块号——页号——内存块号。比如，段号为0——段表中页表长度为2，页表存放块号为1——所以找到块为1的页表——里面有两项，页号为0的对应内存块号为k，页号为1的

基于分段存储管理方式知识总览分段按照程序自身的逻辑划分段，每段从0开始编址。分配：以段为单位进行分配，每个段在内存中占据连续空间，但各段之间不能相邻。段号位数决定了每个进程最多可以分为几个段，段内地址位数决定了每个段的最大长度是多少。举个例子，最大的段号是1023，说明最后一个段是1023——那么在它前面还有0-1022这1023个，所以一共有1024个段，也就是说，最大段号为1023说明共有1024个段，也就是进程最多被分为1024个段。段内地址同理。段表通过段表可以找到某个逻辑段

两级页表知识总览单级页表存在的问题问题1：页表必须连续存放，因此当页表很大时，需要占用很多个连续的页框。问题2：由程序的局部性原理，进程在一段时间内只需要访问某几个页面就可以正常运行了。因此没必要让整个页表都常驻内存。如何解决单级页表的问题两级页表的原理、地址结构页面大小4KB=4x1024=212，即页内地址12位。剩余的32-12=20位就是页号。12位就是页内偏移的数量，20位就是有多少页。进程最多有220个页面，如果都连续存放的话太大了。由于每个页面大小4KB，每个页表项4

基本分页存储管理的基本概念

知识总览

内存的基本知识内存管理的概念知识总览内存管理：内存空间的分配与回收内存空间的扩充地址转换存储保护以下是内存的基础知识什么是内存？有何作用？内存是用于存放数据的硬件。程序执行前需要存放到内存中才能被CPU处理。给内存单元编制：内存地址从0开始，每个地址对应一个存储单元。按字节编址VS按字编址：一些数量单位：进程的运行原理 ——指令逻辑地址VS物理地址逻辑地址又称相对地址，物理地址又称绝对地址。从写程序到程序运行三种装入方式用三种不同的方法完成逻辑地址到物理

死锁的概念死锁的处理决策：预防死锁死锁的处理决策：避免死锁死锁的处理决策：检测和解除知识总览什么是死锁哲学家进餐问题的每个哲学家先拿起左边的筷子，且都无法拿到右边的筷子，这些进程都在因等待筷子资源而被阻塞，就死锁了。即，每个人都占有一个资源，同时又在等待另一个人手里的资源，就发生了“死锁”。在并发环境下，各进程因竞争资源而造成的一种互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，都无法向前推进的现象，就是==“死锁”==。发生死锁后若无外力干涉，这些进程都将无法向前推进。死锁VS饥饿VS

管程知识总览为什么要引入管程为了简化PV。管程的定义和基本特征管程的特点：用管程解决生产者消费者问题Java总类似管程的机制总结

生产者消费者问题多生产者多消费者问题吸烟者问题读者写者问题哲学家进餐问题生产者消费者问题有同步和互斥：同步：缓冲区没满才能放产品，缓冲区不空才能取产品。互斥：各进程互斥访问。关于PV：P是消耗，V是释放（或理解为P是进，V是出）生产者P一个空闲缓冲区，V一个产品。消费者P一个产品，V一个空闲缓冲区。mutex是一个互斥信号量，实现对缓冲区的互斥访问。 ==比如：对producer，它在把产品放入缓冲区前要P(mutex)，表示“我要使用缓冲区”，（因为是互斥的，P了之后如果不V就

视频1视频2知识总览信号量机制：整型信号量记录型信号量实现进程互斥实现进程同步实现进程的前驱关系信号量机制整型信号量对信号量的操作只有三种：初始化、P操作、V操作；可以“一气呵成”是因为用了原语。不满足“让权等待”。记录型信号量（重要！！）wait原语，申请资源。signal原语，释放资源。先value–，再判断是否<0，可以理解为资源数从0开始计数，小于0才算没有。value==0的时候是“到这里资源刚好用完”的意思。<0才是不够了需要阻塞。这里

视频1视频2视频3知识总览进程互斥的软件实现方法：什么是进程同步回顾进程异步：进程具有异步性的特征。异步性是指，各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。引入：一个例子：另一个例子：什么是进程互斥临界区是进程中访问临界资源的代码段，也可称为“临界段”。进入区和退出区是负责实现互斥的代码段。互斥访问的四个原则。简而言之：空就进，不空就等，但不会让你等太久，如果你不能来就别在这里占着位置。以下四种方法是进程互斥的软件实现方法单标志法算法思想：两个进程

时间片轮转、优先级调度、多级反馈队列调度算法

调度算法：先来先服务、最短作业优先、最高响应比优先

调度算法的五个评价指标。

视频

视频知识总览调度的基本概念当有一堆任务要处理，但由于资源有限，这些事情没法同时处理。这就需要确定某种规则来决定处理这些任务的顺序。这就是调度研究的问题。在多道程序系统中，进程的数量往往多于处理机的个数，这样就需要处理机调度。处理机调度，就是从就绪队列中==按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行，==以实现进程的并发执行。调度的三个层次高级调度高级调度是外存和内存之间的调度。中级调度中级调度是决定将挂起状态的进程重新调入内存。补充：进程的挂起态和七状态模型挂起是进程映像

视频知识总览是什么，为什么？进程是程序的一次执行。但有些功能不是由一个程序顺序处理就能实现的。有的进程可能需要“同时”做很多事情，而传统的进程只能串行地执行一系列程序。因此，引入“线程”来增加并发度。引入线程后，线程成为了程序执行流的最小单位。如图，进程包含线程。可以把线程理解为“轻量级进程”。线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位。引入线程后，进程之间可以并发，进程内的个线程之间也可以并发，进一步提升了系统的并发度。引入线程后，进程只作为除CPU之外的系统资源

视频知识总览什么是进程通信进程通信就是进程之间的信息交换。进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此，各进程拥有的内存地址空间相互独立。一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。进程间通信的方法有：共享存储消息传递管道通信共享存储两个进程对共享空间的访问必须是互斥的。管道通信注意：管道一段时间内只能实现单向的传输。各进程要互斥地访问管道。没写满就不能读；没读完就不能写。第五条，举个例子：两个进程1、2都想读数据A，进程1读完数据A后A就被抛弃了，进程2就

视频知识总览什么是进程控制进程控制的主要功能是对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态转换等功能。简化理解：进程控制是要实现进程状态转换。如何实现进程控制原语用原语实现进程控制。原语的特点是：执行期间不允许中断，只能一气呵成。原语采用“关中断指令”和“开中断指令”实现。原语运行在核心态。开/关 中断指令权限很大，是只能在核心态下执行的特权指令。控制相关的原语进程创建原语：进程终止原语：进程阻塞和唤醒原语：切换原语：总结

视频知识总览进程的状态：三种基本状态+另外两种状态三种基本状态：另外两种状态：创建态：终止态：进程的五种状态运行态就绪态阻塞态创建态终止态进程状态的转换运行态->阻塞态：进程用“系统调用”的方式申请某种资源，在申请过程中需要等待，于是进入阻塞态——是主动行为。总结...

知识总览概念和作用本质：==发生中断意味着需要操作系统介入，==开展管理工作当中断发生时，CPU立即进入核心态当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理对于不同的中断信号，会进行不同的处理用户态与核心态之间的相互切换用户态–>核心态，通过中断实现。且中断是唯一途径。核心态–>用户态，通过执行一个特权指令，改变PSW的标志位。分类分类方式1：分类方式2：记法：外中断是人工干预和外设请求，其他都是内中断。处理过程总结...