操作系统
2^16=65536
2^10=1024
2^8=256
选择杂项
- 分时系统中，为使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是：能在一短的时间内，使所有用户程序都能运行
- 当用户数目为100时，为保证响应不超过2秒，此时时间片最大应为：
- 2s=2000ms 2000/100=20ms
进程三种状态级变化（进程动态，程序静态）
在操作系统中，进程是程序在操作系统中的一次执行过程。进程状态指的是进程当前在操作系统中的状态。在操作系统中，进程状态主要分为三种：就绪状态、运行状态和阻塞状态。
- 就绪状态：指进程已经准备好运行，并等待系统分配资源来运行。就绪状态的进程通常处于等待处理器分配资源的状态。当处理器空闲时，操作系统会选择一个就绪状态的进程来运行。（一个进程被唤醒意味着从阻塞进入了就绪状态）
- 运行状态：指进程正在执行，处于正在占用处理器的状态。在进程处于运行状态时，它将占用处理器并执行相应的操作。当进程的时间片用完时，它将被从运行状态转换为就绪状态。
- 阻塞状态：指进程因为某些原因（例如等待输入/输出、等待资源等）而暂时停止运行，并等待操作系统的唤醒。在阻塞状态下，进程不会占用处理器。
进程状态在操作系统中是动态变化的。当一个进程从一个状态转换到另一个状态时，它被称为状态变化。在进程状态之间进行转换的因素包括处理器分配、等待资源、等待输入/输出等。状态变化如下：
- 就绪状态变为运行状态：调度（由进程调度程序调度，进程调度是低级调度）
- 运行状态变为就绪状态：时间片用完
- 运行状态变为阻塞状态：I/O请求
- 阻塞状态变为就绪状态：I/O完成
进程的基本特征
- 动态性
- 并发性
- 独立性
- 异步性
进程的组成
程序段、数据段、进程控制块（PCB）。
程序段是进程要执行的指令集
数据段则用于存储进程需要的数据。
进程控制块（PCB）则包含了进程的各种状态信息，如当前状态、进程ID、优先级等。此外，PCB还包含了进程的上下文信息，如处理器寄存器的值、虚拟地址空间的映射等。PCB可以被看作是操作系统对进程的管理单元，操作系统通过管理PCB来控制进程的运行和调度。
信号量的变化范围
若有4个进程共享一段程序，而且每次最多允许3个进程进入，变化范围为【-1，3】
因为每次最多允许3个进程进入，所以S初值为3
【允许进程数-资源数，允许进程数】
有一个计数信号量S,若干个进程对 S进行了 28次P操作和18次V操作后,信号量 S的值为 3,然后又对信号量S进行了5次P操作,清同此时有多少个进程等待在信号量S的队列中?
3-5=-2 所以有2个在等
有一个计数信号量S,若干个进程对 S进行了 28次P操作和18次V操作后,信号量 S的值为 0,然后又对原始信号量S进行了15次P操作,清同此时有多少个进程等待在信号量S的队列中?
因为操作的是原始信号量，需要求出原始为多少
x-28+18=0 x=10
10-15=-5 所以5个在等
P操作(wait)
P(semaphore s) {
s.value--;
if (s.value < 0) {
add this process to s.wait_queue;
block();
}
}
V操作(signal)
V(semaphore s) {
s.value++;
if (s.value <= 0) {
remove a process from s.wait_queue;
wakeup(process);
}
}
银行家算法
- 请求 比 总剩余
- 请求+已分配 比 Max
- Need 比 总剩余
Work，Allocation(已分配的,Need(Max-Allocation),Work+Allocation,Finish
- Request≤Need
- Request≤Available，满足这两条就说该进程能够请求到资源
- 改表（Allocation+Request,Need-Request,剩余资源减少后Available重新推)
假定系统中有五个进程 (P0. P1, P2 P3, P4) 和三类资源 [A, B, C] , 各种资源的
数量分别为10, 5, 7, 在T0时刻的资源分配情況如图所示
| Max(ABC) | Allocation(ABC) | Need(ABC) | |
|---|---|---|---|
| P0 | 7 5 3 | 0 1 0 | 7 4 3 |
| P1 | 3 2 2 | 2 0 0 | 1 2 2 |
| P2 | 9 0 2 | 3 0 2 | 6 0 0 |
| P3 | 2 2 2 | 2 1 1 | 0 1 1 |
| P4 | 4 3 3 | 0 0 2 | 4 3 1 |
- T0时刻的安全性
- P1请求资源: P1发出请求向量Request, (1, 0, 2), 系统按银行家算法进行检
查: - P4请求Request, (3, 3, 0)。。。。。。
| Work(ABC) | Allocation(ABC) | Need(ABC) | Work+Allocation | Finish | |
|---|---|---|---|---|---|
| P1 | 3,3,2 | 2,0,0 | 1,2,2 | 5,3,2 | T |
| P3 | 5,3,2 | 2,1,1 | 0,1,1 | 7,4,3 | T |
| P4 | 7,4,3 | 0,0,2 | 0,1,1 | 7,4,5 | T |
| P0 | 7,4,5 | 0,1,0 | 7,4,3 | 7,5,5 | T |
| P2 | 7,5,5 | 3,0,2 | 6,0,0 | 10,5,7 | T |
-
剩余资源Available为332(10,5,7-Allocation=3,3,2),
能找到一个安全序列：P1→P3→P4→P0→P2,安全
-
1,0,2≤1,2,2
1,0,2≤3,3,2
该进程能够请求到资源
此时表为：
Max(ABC) Allocation(ABC) Need(ABC) P0 7 5 3 0 1 0 7 4 3 P1 3 2 2 3 0 2 0 2 0 P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0 P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1 P4 4 3 3 0 0 2 4 3 1 此时剩余资源总数Available为 2 3 0
| Work(ABC) | Allocation(ABC) | Need(ABC) | Work+Allocation | Finish | |
|---|---|---|---|---|---|
| P1 | 2,3,0 | 3,0,2 | 0,2,0 | 5,3,2 | True |
| P3 | 5,3,2 | 2,1,1 | 0,1,1 | 7,4,3 | True |
| P4 | 7,4,3 | 0,0,2 | 4,3,1 | 7,4,5 | True |
| P0 | 7,4,5 | 0,1,0 | 7,4,3 | 7,5,5 | True |
| P2 | 7,5,5 | 3,0,2 | 6,0,0 | 10,5,7 | True |
P1→P3→P4→P0→P2发现是安全的
-
3,3,0≤4,3,1
3,3,0>2,3,0 则P4不能分配成功
CPU、内存、外存结构
存储层次(高到低):CPU寄存器,主存,辅存
相关临界区
临界资源指的是同时只能由一个进程访问的资源，例如打印机、磁盘等。由于多个进程可能同时需要访问这些资源，因此需要通过临界区来保证资源的正确性和一致性。
临界区是指访问临界资源并对其进行某种操作的代码段，同时只能由一个进程访问，其他进程需要等待当前进程执行完临界区代码后才能进入临界区。
相关临界区：并发进程中涉及相同临界资源的临界区。
为了保证临界区的正确性和稳定性，操作系统提供了多种同步机制，例如信号量、互斥量等。
静态地址重定位
程序装入内存有三种装入方式:
绝对装入方式: 在计算机只能运行单道程序时,将程序的绝对地址直接装入内存2
可重定位装入方式:在多道程序环境下,每个程序的起始地址都为0,将这些地址加上实际要装入的物理地址的起始位置后才装入内存(静态)这个相加的过程就叫重定位,是在程序执行之前就重定位完成.
动态运行时的装入方式:装入实际内存的时候并不修改地址,而是等程序进行运行时配合上重定位寄存器将其地址转换为真正的物理地址，使用重定位寄存器的与原因是为了不影响指令的执行速度
碎片
在存储管理中分配和回收内存空间时通常会出现很多特别小的空闲块,这些很小的空闲块无法分配给任何一个作业,但有时它们的总和能够满足,这些空闲块就叫碎片
解决碎片的办法是使用
紧凑技术:将多个分散的小分区拼接成一个大分区
(简答就写)分页技术:能消除外部碎片,但是内部碎片依然难以解决
存储管理功能
四大功能: 分配 保护 扩充 回收 (分配和回收最重要)
除了这四大功能外,还有存储共享，地址映射等。其中，存储分配是指为进程分配内存空间；存储共享是指多个进程共享同一块内存空间；存储保护是指防止进程越界访问内存空间；存储扩充是指在内存不足时，将部分暂时不用的进程或数据从内存中换出到外存中，以便为新的进程或数据腾出空间；地址映射是指将逻辑地址转换成物理地址。存储回收是指在进程运行过程中，当进程不再需要某些内存空间时，将这些空间释放出来，以便其他进程使用。内存回收的主要作用是防止内存泄漏，提高内存利用率
连续地址分配方式：
单一连续分配: 单道程序系统
固定分区分配: 将用户空间划分成多个固定的大小空间,每个分区只能装入一个作业(大小可不等,但固定) 是最早出现的用于多道程序系统中的存储管理方式
动态分区分配时涉及到三个问题: 动态分区分配的数据结构,动态分区分配算法
数据结构:
空闲分区表(分区号,分区大小,分区起始地址,状态)
空闲链结构
分区分配算法:
首次适应算法:从内存首地址开始，只要大小够就分配
低地址不断的被划分，会留下许多难以重新利用的极小空间（也就是碎片）
优点是会有很多大的空闲分区
解决碎片的办法是使用紧凑技术或分页技术，就是把多个分散的小分区拼接成一个大分区
循环首次适应算法：和首次适应算法不同的是：从上一次分完的地址开始找
能使空闲分区分布更均匀，缺点是会缺乏大的空闲分区
最佳适应算法：以内存的分区从小到大排序后找到第一个能够放下的
最坏适应算法：以内存的分区从大到小排序后找到第一个能够放下的
产生碎片的几率最小，有利于中、小作业，查找效率高
离散地址分配方式：
分页和段页都会产生碎片
分页存储管理方式：
将程序的地址(逻辑地址)划分为多个固定大小的页（1～8KB）
将内存(物理地址)划为和页一样大的块（一维）
进程的最后一页往往不能装满一整个块，就会形成页内碎片(内部碎片)
页面越小越好，因为这样就能减少碎片提高内存利用率，但是会导致页表过长，占据内存，降低效率
地址结构：页号P、偏移量W（页内地址）
逻辑地址位数=页号位数+偏移量位数
偏移量为12位则每页2^12 =4KB，页号为20位，则地址空间最多允许有道2^20=1M页
逻辑地址为A，页面大小为L，求页号（A//L）和偏移量（A%L)
物理地址=物理块号＊页面大小+偏移量
页表结构：页号，块号 根据程序中得页号找到页表中得块号，再根据块号取内存
分段存储管理方式：（二维）将程序的地址分为多个大小不定的段，每段存储一组相对完整的信息
段页式存储管理：结合了以上两种的方式，是使用最广的存储管理方式
页表的作用
页表是用来实现逻辑地址到物理地址的映射的数据结构。它的主要作用是记录每个逻辑页面（页号）与其对应的物理块（物理页面）之间的映射关系并进行相互转换。页表还能通过在页表中设置相应的权限位来保护系统的安全性和稳定性。
磁带的存储
顺序存储
- 在不采用成组操作的情况下，一个逻辑记录作为一个物理存储块,每个逻辑记录后面都会跟一个间隙。
- 在采用成组操作的情况下，多个逻辑记录作为一个物理存储块,一组逻辑记录后面只有一个间隙。
- "块因子"通常指的是一组逻辑记录的数量
假定磁带的记录密度为每英寸800个字符，逻辑记录长为160个字符，块与块之间的间隙为0.6英寸，现有1000个逻辑记录需要存储到磁带上，试问：
a．不采用成组操作时，磁带空间的利用率是多少
首先计算一条逻辑记录为多少英寸: 160/800=0.2
则利用率为 0.2/0.2+0.6=1/4=0.25=25%
b．采用以5个逻辑记录为一组的成组操作时，磁带空间的利用率是多少
5个逻辑记录为一组则一个物理存储块中有5逻辑记录和一个空隙:
利用率为50.2/0.6+50.2=62.5%
c．为了使磁带空间的利用率大于50%，采用记录成组时其块因子至少是多少
设块因子为n: 0.2n/0.6+0.2n≥50%
解得n≥3
可变分区中空闲区的合并
在可变式分区方案中, 某一作业完成后,系统回收期主存空间, 并与相邻空闲区合并,为此需要修改空闲区表, 造成空闲区数减1的情况是：D
A 无上邻空闲区, 也无下临空闲区 +1
B 有上邻空闲区, 但无下临空闲区 不变
C 有下邻空闲区, 但无上临空闲区 不变
D 有下邻空闲区, 也有上临空闲区 -1
在将一个新空闲可用区插入可用表时，该空闲区和上下相邻区的关系是下述4种关系之一：
a)该空闲区的上下两相邻分区都是空闲区：将三个空闲区合并为一个空闲区。新空闲区的起始地址为上空闲区的起始地址，大小为三个空闲区之和。空闲区合并后，取消可用表中下空闲区的表目项，修改上空闲区的对应项。
b)该空闲区的上相邻区是空闲区：将释放区与上空闲区合并为一个空闲区，其起始地址为上空闲区的起始地址，大小为上空闲区与释放区之和。合并后，修改上空闲区对应的可用表的表目项。
c)该空闲区的下相邻区是空闲区：将释放区与下空闲区合并，并将释放区的起始地址作为合并区的起始地址。合并区的长度为释放区与下空闲区之和。同理，合并后修改可用表中相应的表目项。
d)两相邻区都不是空闲区：释放区作为一个新空闲可用区插入可用表
多道程序设计的目的
多道程序设计的目的是提高资源利用率，增加用户的吞吐量，减少用户的等待时间，提高系统的吞吐量和效率。
设计原理：在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行，共享CPU和外设等资源。采用多道程序设计技术的批处理系统称为多道批处理系统
逻辑地址的定义
逻辑地址指的是程序中使用的地址，也称虚拟地址。在程序中，使用的地址通常是相对于程序起始位置的偏移量。在程序执行时，需要将逻辑地址转换为物理地址才能访问内存中的数据。逻辑地址的转换通常由操作系统中的内存管理单元来完成。
逻辑地址一般在程序中使用，在逻辑空间中每条指令的地址和指令中要访问的操作数地址统称为逻辑地址
分页存储中逻辑地址，物理地址的构成
逻辑地址=页号+页内偏移量(页内地址)
物理地址=块号(页号＊页面大小)+偏移量(页内地址)
逻辑地址转化为物理地址
例:在一分页存储管理系统中, 逻辑地址长度为16位,页
面大小为4096字节, 现有一逻辑地址为2F6A,且第0,1,2页依
次存放在物理块5,10,11中, 问相应的物理地址为多少?
逻辑地址长度16意味着16=页码位数+偏移量位数
已知页面大小为4096字节，页面位数就为12位，也就是偏移量位数
则页码位数为16-12=4，十六进制位数为1
上面的页码位数也能用A//L来求
这里的逻辑地址为2F6A，已知页码为第一位2，则对应的物理块是11
物理地址=物理块号＊页面大小+偏移量
物理地址=11＊4096+F6A=BF6A
例:考虑一个由8个页面, 每页有1024个字节组成的逻辑空间,
把它裝入到有32个物理块的存储器中,问:
(1) 逻辑地址需要多少二进制位表示?
8=2^3 1024=2^10 3+10=13位
(2) 物理地址需要多少二进制位表示？
共有32个物理块，每块能放1024B，则共=32＊1024=25*210=2^15
所以需要15位
例:在采用页式存储管理的系统中, 某作业J的逻辑地址空间为4页 (每页2048字节) , 且第0,1,2,3页依次存放在物理块2,4,6,8中,现有一逻辑地址为4865, 问相应的物理地址为多少?
页码位数=4865//2048=2
偏移量=4865%2048=769
2对应的物理块为6,6*2048+769=13057
例: 一台计算机为每个进程提供65536B的地址空间, 划分为4KB的页.
个特定的程序有32768B的正文,16386B的数据和15870B的堆栈. 这个程
序能装入地址空间吗? 如果页面长度是512B, 能放下吗?
65536/4000=16.384=16个页面
32768/4000=8
16386/4000=5
15870/4000=4
8+5+4=17>16,所以放不下
虚拟存储技术的定义、最多存储空间
虚拟存储技术的定义：是指建立在离散分配存储管理方式上的、具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
它能将内存和外存结合起来，使得用户程序认为它具有比实际内存空间更大的地址空间，从而可以在地址空间中存储比实际内存空间更大的程序。
虚拟存储技术的工作情况：根据程序的局部性原则，程序的执行没必要把所有的页装入内存，可以只把需要执行的页或段装入内存，其余的留在外存中。程序在执行的过程中如果接下来要执行的页在内存中，则直接执行，如果不在，则发出缺页中断请求，OS将页调入内存中。如果当前内存已满，则OS会将暂时不用的页置换到外存中，腾出空间给新的页使用。
虚拟存储技术的特征：多次性 、对换性、虚拟性、离散性
虚拟存储管理技术的基础：程序的局部性原理（程序在执行时会有许多局部性的规律，包含时间局限性和空间局限性）
页面置换算法：
OPT（Optimal）最佳置换算法：
淘汰的页面是最长未来时间内不会访问的页面
可以获得最低的缺页率
FIFO 先进先出：
淘汰的是先进入的页面
LRU（Least Recently Used)最近最久未使用算法：
淘汰的是最近最久未使用（是之前时间中）
LFU (Least Frequently Used)最少使用：
淘汰的是最少使用的（是之前时间中）
（必考）请求分页中缺页率（小数表示）
在一个请求分页系统中, 有一个长度为 5 页的进程, 假如系统为它
分配 3 个物理块 , 并目此进程的页面走向为2, 3, 2, 1,5, 2,4
5, 3,2, 5, 2. 分别用 FIFO , LRU, OPT 算法分别计算出程序访
问过程中所发生的缺页次数.
FIFO(First in first out)
| FIFO | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 2 | 2 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 3 | |||
| 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 5 | 5 | ||||
| 3 | 1 | 1 | 1 | 4 | 4 | 4 | 2 | |||||
| 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 |
这里的数据列2，3因为是首次进来，程序需要调用的页面2，3都不在内存中，所以都是缺页，之后的都是根据已有的内存列表中
LRU（Least Recently Used)
| LRU | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | |||||
| 2 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | ||||||
| 3 | 1 | 1 | 4 | 4 | 2 | |||||||
| 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 |
OPT
| OPT | 2 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 5 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | ||||||
| 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |||||||
| 3 | 1 | 5 | 5 | 5 | ||||||||
| 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 | 缺 |
抖动
页面置换算法中的抖动（thrashing）指的是操作系统在执行进程时，频繁地将页面从内存中换出到外存，然后再将其换入内存的现象。
为了避免抖动的出现，可以采用一些策略，最根本的方法是控制多道程序的道数或增加内存容量、优化页面置换算法等。其中，增加内存容量可以有效地减轻抖动现象，而优化页面置换算法则是减轻抖动的重要手段。
抖动的出现是由于系统中同时存在的进程过多，导致内存不足，无法同时容纳所有的进程所需的页面，因此操作系统不得不频繁地进行页面置换，导致系统性能急剧下降。这种情况下，系统的大部分时间都用于进行页面置换，而不是执行进程所需的任务，从而导致响应时间变长，吞吐量下降等问题。
作业的四种状态
提交状态：作业被创建并提交给操作系统，但还未开始执行，作业正在等待分配资源、分配内存和初始化等操作
后备状态（收容～）：将用户提交的作业输入到硬盘中，再创建该作业的JCB，将其放入后备队列中
执行状态：作业被调度后便为其分发所需的资源和建立进程，并放入就绪队列，一个作业从进入就绪队列到运行结束前都是执行状态
完成状态：当作业完成或异常结束时就会进入完成状态，系统会回收JCB和所用资源
作业进程调度
(进入内存的顺序是看调度算法,但是CPU执行的顺序是看优先级)
短作业优先（SJF）
先来先服务（FCFS）
优先级调度（PSA）
高响应比优先（HRRN）
响应比R=作业周转时间/作业处理时间
=（作业处理时间+作业等待时间）/作业处理时间
= 1+（作业等待时间/作业处理时间）
等待时间=提交时间~开始执行的这一段时间
| 作业名 | 到达时间 | 运行时间 | 优先数 |
|---|---|---|---|
| 1 | 8:00 | 40 | 5 |
| 2 | 8:20 | 30 | 3 |
| 3 | 8:30 | 50 | 4 |
| 4 | 8:50 | 20 | 6 |
饿死现象
在短作业优先调度算法中，存在一些长作业和短作业时，SJF算法会倾向于优先调度短作业，以实现最短的平均等待时间。这可能导致长作业一直被短作业抢占，无法得到执行的机会。
死锁的四个必要条件
互斥条件
请求和保持条件
非剥夺/不可抢占条件
循环等待条件
死锁是指多个的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相都将无法执行下去的情况.
平均周转时间的计算
- 完成时间-提交时间
- 等待时间+运行时间
平均带权周转时间就是在分子的每一项除以一个运行时间
比较一个调度算法的好坏就是比哪个平均带权周转时间短
虚地址空间
某系统采用分页存储管理方案,其逻辑地址结构为24位,其中:页内地址占12位,页号占12位,某作业有3页页号为0-2,依次存放在主存的2,4,7中
虚地址空间是由进程的虚地址构成的地址空间,虚地址就是逻辑地址
(1). 作业的虚存地址有多大
虚存地址就是逻辑地址2^24
(2). 系统的页面大小为多少
2^12
(3). 逻辑地址8306对应物理地址为多少?
8306//2^12=2
8306%2^12=114
7*2^12+114=28786
文件的分类逻辑结构
按文件的逻辑结构分类
流式文件：
构成文件的基本单位是字符，是有序字符的集合。
记录式文件：
构成文件的基本单位是记录，是一组有序记录的集合。
按文件的物理结构分类：
顺序（连续）文件，链接文件，索引文件。
操作系统虚拟机的概念
使用户和程序员在不必涉及和了解硬件工作细节的情况下能方便的使用计算机，而为用户所提供的一个等价的扩展计算机，称为虚拟计算机。或者换句话说虚拟机就是装了操作系统的裸机。
管态和目态
管态：又称核心态，指操作系统占用CPU的状态
目态：又称用户态，指应用程序占用CPU的状态
资源分配图
主要寻找非阻塞点,非阻塞点找到后就可以孤立该进程了
只要有一个地方死锁了这个进程就解不开了,如果全部进程都经过化简了则系统安全
系统不安全的最坏情况
不安全状态指无法找到一个序列使进程顺利执行完成
★只要系统处于安全状态，系统就不会发生死锁
★在系统处于不安全状态下未必一定发生死锁，但安全状态下系统是一定不会发生死锁的
现有同类资源12个供3个进程共享，假定进程所需资源和已占资源的情况如下表所示。3个进程在执行中又都提出申请一个资源的要求，回答：
a.如果先满足进程A的要求，系统将会出现什么现象？解释之。
b.你认为应按怎样的次序分配资源才合适？为什么？
| 进程 | 已占用资源 | 最大需求数 |
|---|---|---|
| A | 1 | 4 |
| B | 4 | 6 |
| C | 5 | 8 |
a.在当前状态下，尚余2个资源可供分配，如果先满足进程A的要求，把其中1个资源分配给A进程，此时A、B、C进程仍未拥有足够资源完成任务。系统进入不安全状态，随着进程的继续执行，剩余的1个资源无论分给哪个进程，均导至所有进程进入等告待而出现死锁。
b.根据目前的资源占用情况，应该先满足B的要求，把剩下的2个资源分配给他，这样，B进程可执行完毕归还系统6个资源。这6个资源可以满足A和C进程的资源需求，从而使系统处于安全状态
一台计算机有8台磁带机,它们由N个进程竞争使用,每个进程可能需要3台磁带机。 请问N为多少时,系统没有死锁危险,并说明原因。
当N取不大于3的正整数时,系统没有死锁的危险。因为当N=1或2时,最多需要6 台磁带机,系统不会发生死锁。当N=3时,最坏情况是3个进程都需要3个磁带机,
且每个进程都已拥有2个磁带机,但此时系统还有2台未分配的磁带,能满足其中两个 进程的资源请求,使进程顺利推进后再释放资源,此时另外1个进程因为得到被释放的 磁带机而能够获得足够的磁带机,也可以顺利执行,不会发生死锁
操作系统提供给程序员的接口
操作系统向用户提供了两类接口:用户接口和程序接口(第三空填网络用户接口)
用户接口:
分为:
字符显示式联机用户接口(命令行)
图形化联机用户接口(GUI)
脱机用户接口
程序接口:
程序接口是提供给程序员在编程时使用的一种接口,也是用户程序取得OS服务的唯一途径,它由一组系统调用组成.程序员可以通过系统调用来调取系统的各种底层服务和功能
系统调用:
系统调用提供了用户程序和操作系统内核之间的接口,系统调用本质上是应用程序请求OS内核完成某功能时的一种特殊的过程调用
IO杂项
执行I/O操作的机械部分的一般是IO设备，执行控制I/O的电子部件是设备控制器或适配器（IO设备一般是和控制器进行通信的，再有控制器与CPU通信）
按传输的信息特点分类:
字符设备
块设备
系统和用户的观点分类:
系统设备
用户设备
按设备的共享属性分类:
独占设备
共享设备
虚拟设备
IO设备与控制器有三个信号线：数据信号线、控制信号线、状态信号线
控制器的主要功能是：控制一个或多个IO设备、以实现IO设备和计算机之间的数据交换
spooling提高IO设备的使用效率
在传统的IO操作中，CPU需要等待IO设备完成数据的输入或输出操作，这期间CPU处于空闲状态，造成了CPU的闲置时间。而使用Spooling技术，IO操作被缓冲到虚拟输出队列中，使得CPU可以继续执行其他任务，而无需等待IO设备完成，可以在IO操作进行的同时执行其他任务也就是并行工作，从而提高了IO设备的使用效率，充分利用了CPU的处理能力，提高系统的整体效率。
多道程序技术可以将一个CPU虚拟成多个逻辑CPU，spooling技术能将一个IO设备虚拟为多个逻辑IO设备，能使多个用户共享一个IO设备
缓冲技术的目的
为了缓和CPU和IO设备间速度不匹配的问题
减少CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
解决数据粒度不匹配的问题
提高CPU和IO设备之间的并行性
缓冲技术有： 单缓冲，双缓冲，环形缓冲，缓冲池
(必考）IO控制方法
程序直接控制方式
程序直接对IO/CPU/内存进行通信，会有大量的CPU时间浪费在循环测试IO是否完成
CPU和IO串行工作
中断控制方式
由CPU内部引起的中断叫做陷入（内中断）
由IO设备引起的中断叫外中断
以字节为单位传输
由于CPU使用中断来和IO设备通信，CPU只需要花费极少的时间去响应中断即可处理相应的IO数据传输
CPU和IO并行工作，但设备多时对CPU打扰多
直接存储器访问（DMA）方式
IO通过DMA控制器与内存直接数据传输，只在数据块传输的开始和结束时需要CPU干预，减少了CPU的负担，提高了数据传输的速度
传输基本单位是数据块
通道控制方式
是升级版的DMA，能进一步减少CPU的干预
使用一组数据块进行传输，进一步减小来CPU的干预
描述IO控制法中的：程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式、通道控制方式
主存的扩充
虚拟存储器技术
对内存进行逻辑上的扩充,将必要的信息装入内存,其余的放入外存
自动覆盖技术
必要部分常驻内存,不常用部分放在外存中必要时将其覆盖内存中的不常用内容
交换技术
将不用的程序占用的内存放入外存中,必要时拿回内存
磁盘逻辑记录的存放
柱面－磁道－扇区
柱面号=逻辑记录/(每个柱面的磁道数*每个柱面的扇区数)
扇区号=逻辑记录%(每个柱面的磁道数*每个柱面的扇区数)%每个柱面的磁道数
磁头号/磁道号=(逻辑记录%(每个柱面的磁道数*每个柱面的扇区数))//每个柱面的磁道数
逻辑记录号=现在的柱面号(每个柱面的磁道数每个柱面的扇区数)+每个磁道的磁道数*当前磁道号+当前扇区
找柱面的操作是查找操作,所花费的移臂时间称为寻道时间
扇区转动到磁头位置的时间是旋转延迟时间
磁头读取扇区信息到主存或将主存数据写入扇区称为传输时间
假定有一个磁盘组共100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。现有一个含有6400个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇 区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放。
试问: a.该文件的第 3680个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区？
b.第78柱面的第6磁道的第6扇区应存放在了该文件的第几个逻辑记录？
解：
a.因为在磁盘中，文件是按柱面－磁道－扇区为序存放的。计算如下：
柱面号=3680//(8＊8) =57
磁头/磁道号=(3680%88*)//8=4
扇区号＝(3680%64)%8=0
b.反过来也可计算：
逻辑记录号=7888 +68* +6 =5046
磁盘的优化分布
磁盘的访问时间
找柱面的操作是查找操作,所花费的移臂时间称为寻道时间Ts
扇区转动到磁头位置的时间是旋转延迟时间Tr
磁头读取扇区信息到主存或将主存数据写入扇区称为传输时间Tt
文件
按信息保存期限分:
临时文件
永久文件
档案文件
按保护方式分:
只读文件
读写文件
可执行文件
按逻辑结构分:
流式文件:
构成文件的基本单位是字符,是有序字符的集合
记录式文件:
构成文件的基本单位是记录,是一组有序记录的集合
按物理结构分:
顺序文件
链接文件
索引文件
文件系统
文件系统是操作系统中以文件方式管理计算机软件资源的软件和被管理的文件和数据结构的集合
从系统角度来看:
文件系统是对文件存储器的存储空间进行组织,分配和回收,负责文件的存储,检索,共享和保护
从用户角度来看:
文件系统主要是实现”按名存取”,用户只需知道文件的文件名即可存取文件的信息,而不需了解文件到底处于磁盘的什么物理位置
特点:
友好的用户接口
对文件按名存取,对用户透明
某些文件可以被某个用户或进程所共享
文件系统大都使用大容量存储介质可以存储大量信息
索引表
索引表（Index Table）是在文件管理中用于加快文件检索和访问的数据结构。它的作用是记录文件的逻辑块和物理块之间的对应关系，以便快速定位和访问文件的内容。
索引组织方式的主要优点是支持直接访问
位示图作用、计算
位示图是一种文件存储管理的方式,能更好的查找磁盘有无空闲块
0表示空闲
i为行，j,n为列
盘块号=n(i-1)+j(从1开始)
盘块号=n*i+j(从0开始)
地址空间、存储空间
地址空间:逻辑地址的集合
存储空间:物理地址的集合
分时系统
分时系统：
多路性：能够让多个用户使用同一个主机，提高了资源利用率
独立性：多路性的同时带来的就是好的独立性，每个用户使用的都是独立的环境
及时性：响应速度快
交互性：用户使用主机的交互性好
批处理系统：
资源利用率高：多道程序交替运行，CPU一直处于忙碌状态，所以资源利用率高
吞吐量大：
CPU和其他资源持续保持忙碌状态；
仅当作业完成时或运行不下去时才切换作业，开销小
平均周转时间长：因为作业需要排队进行处理
无交互能力
练习
下述存储管理方式中，会产生内部碎片的是（ B ）。
A 分页式和分段式 B 分页式和段页式
C 分段式和动态分区式 D 段页式和动态分区式
信箱通信是一种（ B ）通信方式。
A 直接通信 B 间接通信 C 低级通信 D 信号量
在创建进程的过程中，（ C ）不是创建所必需的步骤。
A 为进程建立PCB B 为进程分配必要的内存等资源
C 为进程分配CPU D 将进程插入就绪队列
在面向用户的调度准则中，（ C ）是选择实时调度算法的重要准则。
A 平均周转时间短 B 优先权高的作业获得优先服务
C 截止时间的保证 D 响应时间快
动态重定位是在作业（ A ）中进行的。
A 执行过程 B 修改过程 C 装入过程 D 编译过程
并发 和 共享 是操作系统的两个基本特征，两者互为存在条件。
进程的基本特征有 动态 、并发、 独立 、异步及结构特征
典型的银行家算法是属于死锁的 避免 ，破坏环路等待条件是属于死锁的 预防，而剥夺资源是属于死锁的 解除。
磁盘是一种 直接 存取设备，磁带是一种 顺序 存取设备
标签：逻辑,操作系统,4804af79a21946779f8bd2b1e90e1579,地址,内存,进程,CPU,空闲 From： https://www.cnblogs.com/cghk002/p/17477160.html