数据库工程师四级学习笔记(2) ||纸上得来终觉浅_数据库工程师四级什么水平-优快云博客

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这是数据库四级工程师专辑的第二辑，第一辑见链接🔗【数据库工程师四级第一辑】第一部分记录了操作系统相关
小编必须承认，对于学数学的小编来说，所有一切都是新的，但是分享给公众的一定都是正确的，如果文章中有很多白痴的普及，大家略过就好

1️⃣ 抢占式调度系统

题目实例: 在抢占式调度系统中，进程从运行状态转换为就绪状态的可能原因是（）
A. 被调度的程序抢占处理机(tip: 处理机就是CPU）
B. 等待某一事件
C. 等待的时间已经发生
D. 进程创建完成
E. 时间片用完

解析：那什么情况下会发生抢占式调度呢？最常见的现象是你这个进程运行时间太长了，是时候切换到另一个进程了

抢占式: 现行进程在运行过程中，如果有重要或紧迫的进程到达（其状态必须为就绪），则现运行进程将被迫放弃处理器，系统将处理器立刻分配给新到达的进程。
非抢占式：原来正在运行的进程继续运行，直至该进程完成或发生某种事件（如I/O请求），才主动放弃处理机。
区别在于，是否终端现在正在进行的进程。

那么什么时候要被迫从运行状态到就绪状态？

正常情况下的转换
+ 主动完成任务，进程创建完成 D选项
+ 超过了时间片，时间片用完 E选项
非正常，被抢占
+ 其他优先级进程将他挤下线，原来正在运行的被抢占了CPU A选项

既然存在抢占式调度系统，那么相对，一定存在非抢占式调度系统；

那最基础的知识点回归到为什么会存在调度呢？
在计算机中cpu和内存都是有限的，但是操作系统上的进程很多，所以操作系统需要平衡各个进程的运行时间。比如说有的进程运行时间已经很长了，已经占用了cpu很长时间了，这个时候操作系统要公平，就会换下一个需要运行的进程。

我们举个栗子🌰：
老师带着同学们去观天象，只有一架天文望远镜(CPU角色)，有一位同学(将被调度的进程)的观看时间超过了每人允许的观看时间(时间片角色)，这时老师(操作系统角色)阻止他继续看。让别的同学(其他普通进程)来看，此时，校长来了，说想要临时观看一下，那么此时所有同学都要为校长让位，因此校长(实时进程角色) 成为下一个要看天文望远镜的人。

2️⃣ 进程控制块（PCB）任务控制块

PCB 就是关于进程/任务相关信息的仓库

每个进程控制块包含与当前进程相关的信息：

进程状态：状态可以包括新的、就绪、运行、等待、停止等。
程序计数器：计数器表示进程将要执行的下个指令的地址。理解为标识符
CPU 寄存器：根据计算机体系结构的不同，寄存器的类型和数量也会不同。它们包括累加器、索引寄存器、堆栈指针、通用寄存器和其他条件码信息寄存器。
CPU 调度信息：这类信息包括进程优先级、调度队列的指针和其他调度参数。
内存管理信息：根据操作系统使用的内存系统，这类信息可以包括基地址和界限寄存器的值、页表或段表。
记账信息：这类信息包括 CPU 时间、实际使用时间、时间期限、记账数据、作业或进程数量等。
I/O 状态信息：这类信息包括分配给进程的 I/O 设备列表、打开文件列表等。

下列信息中保存在进程控制块中的是：
A. 进程标识符
B. 进程当前状态
C. 磁盘根目录
D. 全局变量
E. 代码段指针

解析： A选项，什么是进程标识符？
每个进程在系统中都有唯一的一个ID标识它，这个ID就是进程标识符(PID)。因为其唯一，所以系统可以根据它准确定位到一个进程，本质上是一个无符号整型的类型别名(typedef)。如下图所示 PID mac

进程块的基本内容有：进程标识符，进程当前状态，进程相应程序，数据地址，进程优先级，CPU现场保护区，进程同步与通信机制，进程所在队列PCB的链接字，代码段指针，就是IP和CS

3️⃣ 文件控制块（PCB）任务控制块

必须保存的信息是：文件名，文件大小，文件创建时间，磁盘块起始地址，文件类型，共享计数

4️⃣ 存储设备科普

在计算机存储体系中，操作系统涉及的存储设备为（）
A. 寄存器
B. 高速缓存
C. 内存
D. 硬盘
E. 网盘
解析：网盘是需要有网络辅助的U盘，
寄存器：进行数据的存储
硬盘是用来实现应用程序功能的设备，也就是应用程序和硬件之间的操作系统，所以也参与存储
CPU(处理器),由运算器、控制器、寄存器、输入设备和输出设备组成，这些器件由处理数据总线相连。他们之间的连接由下图的引脚实现。

科普一个小知识，什么是存储器？？

转自B站视频，让你搞懂什么是存储器

5️⃣ 快表

先说一句：回忆一下指针–>指针就是地址，记录的是数据的位置

页表	页表是一种特殊的数据结构，放在系统空间的页表区，存放逻辑页与物理页帧的对应关系每一个进程都拥有一个自己的页表,因此更新一个进程就要刷新页表 PCB(进程控制块）中有指针指向页表
快表（TLB）	快表是存储在高速缓冲存储器的部分页表一般利用页表做地址转换工作。在操作系统中引入快表是为了加快地址映射速度。

6️⃣ 说点废话普及知识：关于存储器(Cache)

问题一： RAM 和 ROM 有什么区别❓
RAM 、ROM都是数据存储器。

RAM 是随机存取存储器，它的特点是易挥发性，即掉电失忆。
ROM 通常指只读存储器（一次写入，反复读取），它的特点与RAM 相反。
举个栗子🌰：如果突然停电或者没有保存就关闭了文件，那么ROM可以随机保存之前没有储存的文件但是RAM会使之前没有保存的文件消失

问题二： RAM 和内存区别❓
在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。

问题三：不能理清一下那么多存储器的结构吗❓
高速缓冲存储器（例如：TLB块表）是CPU和内存的一个桥梁，因为CPU处理速度极快，内存再想匹配他的速度都么得办法。所以只能聘用高速缓冲存储器来作为桥梁。

高速缓冲存储器和RAM都是断电就废的工具

7️⃣地址映射专题

将用户程序的逻辑地址(虚拟地址)转为可以由机器直接调用的物理地址，称为地址的映射
地址映射由硬件完成
地址映射不一定必须访问页目录和页表，因为可能在整个过程中并没有采用分页管理
如果直接访问快速定位块也是可以不需要进行地址映射的

8️⃣ DMA技术

CPU的中断往往发生于处理速度的不匹配，此时CPU的处理效率降低。

DMA 广泛运用于当代的电脑设备中, 他使得不同速度的硬件装置直接沟通，不需要依于 CPU 的中断
如果没有DMA，CPU需要先复制数据到暂存器，然后把他们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU 对于其他的工作来说就无法使用。这样一来，CPU的效率大大降低。
DMA传输方式可以减轻了CPU的工作负担

所以！！—>借鉴了博主的理解I/O的控制方法
还有其他可以减轻CPU工作负担的方法吗？其实在讲（I/O的控制方式)

程序直接控制方式
中断控制方式
DMA方式(直接控制方式）
通道控制方式

程序直接控制方式	高速CPU和低速的I/O设备之间的速度不匹配因此，CPU大部分时间都处于等待是否完成I/O操作的循环测试造成CPU的极大浪费，外围设备也不能得到合理的使用，整个系统的效率很低直接程序控制方式只适合于CPU执行速度较慢，且外围设备较少的系统
中断控制方式	为了减少程序直接控制方式中CPU的等待时间以及提高系统的并行程度系统引入了中断机制中断机制引入后，外围设备仅当操作正常结束或异常结束时才向CPU发出中断请求
通道控制方式	是对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预，可以进一步减少CPU的干预程度

所有方式的目标在于尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁忙的I/O控制事务中解脱出来，进行更多的数据处理，提高计算机效率和资源的利用率

满足下边的三点一般就可以实现提高I/O的利用率