操作系统

操作系统

生产者-消费者问题有 while(true)

例题转载：PV操作

计算题：
*P、V操作
进程调度算法
银行家算法
页面置换算法
文件一二三级索引
页面逻辑地址转物理地址*

简答题：
进程与线程
页式存储与段式存储
SPOOLing 技术

操作系统特征：并发性、共享性、随机性、虚拟性
操作系统的发展：手工操作阶段、早期的批处理阶段、多道批处理阶段
操作系统的分类：批处理、分时、实时、嵌入式、分布式

程序：特指代码文件，强调其静态性

1.进程与线程
进程是操作系统资源分配、保护和调度的基本单位
线程是进程中能够独立执行的实体，是处理器调度和分派的基本单位

区别：
进程和线程的主要差别在于它们是不同的资源管理方式；
线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高；
进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存；
线程池的线程不会被 kill, 除非系统重启
多个资源加锁时，从最大的开始加锁

联系：
线程是属于进程的;
线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源，但是其本身基本上不拥有系统资源
当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除；
一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮

优缺点：
进程切换时，耗费资源较大；
线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；
但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程
一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮

死锁的原因：并发进程对临界资源的竞争；并发进程推进顺序不当

四种设备控制方法：
查询方式、中断方式、DMA方式（直接内存访问方式）、通道方式

静态重定位：
优点：实现简单，地址变换不需要硬件便能完成
缺点：必须为程序分配连续的存储空间，且程序执行过程中不能移动

动态重定位：
优点：内存的使用更加灵活，容易实现内存的动态扩充和共享
缺点：实现过程中需要附加硬件支持，内存管理更加复杂

目标程序使用的地址称为逻辑地址，一个用户作业的目标程序的逻辑地址集合称为该作业的逻辑地址空间

程序在物理内存中的实际存储位置称为物理地址

分段和分页的比较：
段是信息的逻辑单位，（由源程序的逻辑结构决定)
用户可见，段长可根据用户需要来规定，段起始地址可以从任何地址开始。

页是信息的物理单位，(与源程序的逻辑结构无关)，
用户不可见，页长由系统确定，页面只能以页大小的整倍数地址开始

页式利用率高，便于管理，但难以实现存储共享、保护和动态扩充；
段式存储便于段的扩充、共享和保护，但会形成段之间的碎片，浪费存储空间；

段页式存储管理：在段式存储管理的基础上实现分页式存储管理

设备驱动程序是指驱动物理设备和DMA控制器或I/O控制等直接进行I/O操作的程序集合
驱动程序的功能：
1.为应用程序实现一个API
2.提供设备相关的操作，发出适当的命令，实现在应用程序接口中定义的功能

DMA(直接内存访问)方式特点：
1.数据传输的基本单位是数据块
2.所传送数据从设备直接送入内存，或者直接读出内存
3.在传输时CPU参与更少，仅在开始和结束时，才需CPU干预 ，整块数据的传送在控制器的控制下完成

缓冲技术 为了缓和 CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配的矛盾
作用：
3.协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题
1.提高CPU 和 I/O 设备的并行性
2.减少 I/O 对 CPU 的中断次数和放宽对 CPU 中断响应时间的要求

缓冲区是用来保存两个设备之间或者设备和应用程序之间所传输数据的内存区域

单缓冲：
当一个进程发出I/O请求时，系统便在主存中为之分配一个缓冲区，用来临时存放数据
双缓冲（缓冲交换）：
系统为某一设备设置两个缓冲区，当一个缓冲区中的数据尚未被处理时可 使用另一缓冲区存放读入或读出的数据，以提高CPU和外设的并行程度

SPOOLing技术的基本思想：
当某作业或进程请求分配某独占设备时，系统就分配给它共享设备。例如：用磁盘中的某一文件代替打印机。程序欲打印输出的信息先写入磁盘相应的文件中，再由系统从文件中取出该信息交给打印机输出

SPOOLing技术之共享打印机
1.由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中
2.输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入 其中， 再将该表挂到请求打印队列上
3.等待打印

SPOOLing技术的特点：
1.提高了 I/O 的速度，缓和了 CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配的问题
2.将独占设备改造为共享设备，提高了设备利用率
3.实现了虚拟设备的功能，将物理的单个设备变换为多个对应的逻辑设备

文件的逻辑结构是指从用户的观点出发观察到的文件组织形式，用户可以直接处理

文件的物理结构是指逻辑文件在物理存储空间中的存放方法和组织关系，又称文件的存储结构

按文件逻辑结构的不同，可以把文件分成流式文件和记录式文件

外存物理空间的分配是以块为单位的，块是内存和外存进行信息交换的物理单位

连续文件：逻辑记录顺序与物理记录顺序完全一致

文件的存取方法：顺序、直接、按键

磁盘空间的分配：连续分配、非连续分配

磁盘空闲空间的管理：空闲区表法、空闲块链表法、位视图法

设备独立性程序优点：
基本思想：用户程序不直接使用物理设备名（或设备的物理地址），而只能使用逻辑 设备名；系统在实际执行时，将逻辑设备名转换为某个具体的物理设备名，实施I/O 操作。
设备分配更加灵活。提高了设备的利用率；
可以实现 I/O 重定向，可以更换 I/O 操作的设备而不必改变应用程序

文件控制块的有序集合称为文件目录，文件目录也是以文件的形式保存在外存上的，这就形成了目录文件

虚拟存储技术的思想：
将外存作为内存的扩充，将暂时不运行的作业信息放在外存，通过内存与外存之间的对换，使系统逐步将作业信息放入内存，达到从逻辑上扩充内存的目的

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