2020年中级数据库系统工程师考试笔记4—操作系统知识

4.1 本章考点

4.2 操作系统基本概念

1.操作系统定义

  操作系统：能有效地组织和管理系统中的各种软硬件资源，合理地组织计算机系统工作流程、控制程序的执行，并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

  操作系统2个重要作用：

• 通过资源管理提高计算机系统的效率；
• 改善人机界面向用户提供有好的工作环境。

2.操作系统功能

  操作系统4个特征：并发性、共享性、虚拟性和不确定性。

  操作系统功能5大部分：进程管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理。

  操作系统分类：批处理操作系统（单道和多道批处理）、分时操作系统（轮流机制）、实时操作系统（实时控制系统和实时信息处理系统）、网络操作系统（集中模式、客户端/服务器模式、对等模式模式）、分布式操作系统、微机操作系统和嵌入式操作系统等类型。

4.3 进程管理

  进程管理也称处理机管理。

  引入原因：多道程序批处理系统和分时操作系统中有多并发执行程序，采用程序已无法描述系统中程序执行时动态变化的过程。

  进程是资源分配和独立运行的基本单位。(2020年选择题考题)

1.4.1 进程状态（★★★）

  在多道程序系统中，理论上进程一般有3种基本状态：运行、就绪和阻塞；实际系统中情况更复杂一些，在三态模型上加入了新建态和终止态。

  具体的状态关系如下：

  另外，系统资源吃紧时进程挂起，具有挂起状态的进程状态及其转换如下：

1.4.2 进程间的通信（★★★）

1.同步与互斥

  并发环境进程将必然存在资源共享和相互合作问题，进程通信是指各个进程交换信息的过程。

• 同步是合作进程间的直接制约问题，进程间的同步是指在系统中一些需要相互合作、协同工作的进程，比如数据库update操作涉及的进程；
• 互斥是申请临界资源进程间的间接制约问题，进程的互斥是指系统中多个进程因争用临界资源而互斥执行，比如打印机。

2．临界区

  临界区是指进程中对临界资源实施操作的那段程序（或者说阻止多个进程同时进入访问共享资源的代码段），互斥区管理4条原则：有空即进、无空则等、有限等待、让权等待。

3．信号量机制

这个知识点常在选择题出现，主要是P、V判断。

  信号量机制（PV机制，来源荷兰文，P源于“passeren”意为通过，V源于“vrijgeven”意为释放）是一种有效的进程同步与互斥工具，主要有整型信号量、记录型信号量和信号量集机制，有网友通俗理解为厕所门上的“有人”“无人”提示，没差。

  信号量是一个整型变量，根据控制对象不同被赋予不同的值。

  S≥0表示某资源的可用数，S<0其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数。

  PV操作：

• P操作表示申请一个资源：S:=S-1，若S≥0（资源可用），则执行P操作的进程继续执行，若S<0（无资源可用）则置该进程为阻塞状态，并将其插入阻塞队列。
• V操作表示释放一个资源：S:=S+1，若S≥0，则执行V操作的进程继续执行，若S≤0则从阻塞状态唤醒一个进程，并将其插入就绪队列，然后执行V操作的进程继续。

  例1.同步案例：单缓冲区的生产者和消费者的同步问题，生产者进程$P_1$（传输产品到缓冲区）和消费者进程$P_2$（从缓冲区取走产品），$P_1$和$P_2$共用产品变量，对应$P_1$、$P_2$需要两个信号量 S 1 S_1