操作系统
操作系统
进程管理
进程状态
进程状态是指操作系统中对进程进行管理时，为进程指定了几种状态。以便于给进程分配相应的资源。
最初只分了三种状态。
运行态指的是这个进程所需要的所有资源都已经配足了，并且给它CPU资源，此时就属于运行状态。
就绪态指的是其他所有资源，只缺CPU资源，这种状态是一种万事俱备只欠东风的状态。
等待态指的是缺其他资源，也没CPU资源，与外设有交互，或者等待指令之类的状态。
三态转换关系
运行状态一旦缺某种资源，就进入了等待状态。
等待状态下获取到了某种资源，就会进入就绪状态。
注意，等待状态不能进入运行状态。这意味着就算你资源获取足够了，你也得乖乖去排队，去到就绪状态，等CPU资源分配。
就绪状态排队的时候，等CPU给到资源，就可以进入到运行状态。
进入运行状态不见得就能完成所有的任务，因为CPU资源相当宝贵，大家都需要获取。往往是就绪到运行只运行一个时间片的时间，等到时间片结束了，此时就会进入等待态。
但是三种状态不足以涵盖现实的各种情况，比方人为的管控进程，挂起进程。于是有了五种状态。
五态下的活跃就绪态即是三态中的就绪态。活跃阻塞态就是三态中的等待态。
五态转换关系
增加了一种，但是运行状态并且人为挂起时，就会进入到静止就绪态。
当静止就绪态恢复或激活，就重新进入到活跃就绪态。
活跃阻塞也可以挂起进入到静止阻塞。
前趋图
概念：表达要完成的一系列活动先后的约束关系，哪些是有先后关系的、哪些是并行的。
同步与互斥 （pv操作的前提）
：在同一时刻，只允许某一个进程访问资源。同一个资源不能同时服务于多个进程。
：速度有差异，在一定情况停下等待
例：生产者和消费者问题
单缓冲区
市场容量只有一，存放了一个物品，他就不能再存放了。
在同一时刻，只能有一类人进去操作，这就是互斥。
生产者要停下脚步，等消费者消费这个产品，才能继续往里面存东西，这就是同步。
多缓冲区
相比起单缓冲区，只是在同步的时候可以放更多的东西。比如不再限制放一个可以放十个。放满之后才会停下来，等消费者。
pv操作
临界资源：进程间需要互斥方式对其进行共享的资源
临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码，临界区即代码段
信号量：是一种特殊的变量
答案为 A C
死锁问题
某一时刻 ，所有资源都已经分配出去了，而所有的进程都无法完成他的任务并释放他占有的资源，这时候就产生死锁。
N个进程，k个资源
解决：至少需要k*（n-1）+1 个资源
死锁有四大条件，缺少一个都无法形成。
条件一是互斥，资源只允许其中一个进程使用。
条件二是保持和等待，当进程缺少资源，会保持和等待系统给他分配更多的资源。
条件三是不剥夺，是指系统不会剥夺这个进程的资源。
条件四是环路等待，比如ABC三个进程，a在等待b释放资源，b等待c释放资源，c等待a释放资源。
死锁的避免：有序资源分配法、银行家算法
银行家算法：分配资源的原则
当一个进程对资源的最大 需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程
进程可以分期请求资源，但请求的总数不能超过最大需求量
当系统现有的资源不能满足进程所需资源数时，对进程的请求可以推迟分配，当总能使进程在有限的时间里得到资源
例子：
- 求现有资源=可用资源数-已分配资源总数
- 求需要资源=最大需求量-已分配资源数
- 需要资源与现有资源比较 现有资源’=现有+已分配
现有资源=现有资源’
继续比较
答案为 B
存储管理
页式、段式、段页式存储组织
1）页式存储组织
优点：利用率高，碎片小，分配及管理简单
缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象
高级程序语言使用逻辑地址
运行状态，内存中使用物理地址
逻辑地址与物理地址异同
同：页内地址相同，∵调用时以页为单位，以页为单位的偏移量不会有变化
异：页号不同；逻辑地址页号对应物理地址块号
2）段式存储组织
优点：多道程序共享内存，各段程序修改互不影响
缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大
3）段页式存储组织
优点：空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接
缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内存也有所增加，使得执行速度大大下降
4）快表
快表是一块小容量的相联存储器，有高速缓器组成，速度快，并且可以从硬件上保证按内容并行查找，一般用来存放当前访问最频繁的少数活动的页面的页号。
快表放在cache，慢表放在内存
答案为 D B
页面置换算法
最优(OPT)算法
随机(RAND)算法：随机淘汰一个，性能不稳定
先进先出(FIFO)算法：【有可能产生抖动：分配资源多了，性能反而不好】淘汰最先进入内存的页面
最近最少使用(LRU)算法：【不会抖动：分配资源越多，性能越好】刚访问的不淘汰（按顺序划掉数字，不在的话，划掉最前面的数字，换；在的话，划掉相同的数字，不换）
（内存里没有即为缺页）
答案为 B C
文件系统
文件和树形目录结构
绝对路径：是从盘符开始的路径
相对路径：是从当前路径开始的路径
文件属性：R只读文件属性、A存档属性、S系统文件、H隐藏文件
文件名的组成：驱动器号、路径、主文件名、扩展名
答案为 C D
空闲存储空间的管理
空闲区表法：用表记录空闲，以便管理
空闲链表法：将空闲区链成一条链表，需要空间分配时在链表上划出相应空间
成组链接法：以分组分链方式
位示图法：位示图的形式，1表示已占用，0表示空闲
答案为 B
设备管理
数据传输控制方式（内存和外设之间）
程序控制方式：最低级、CPU介入最多的方式，外设被动反馈，需要CPU发送对应指令
在程序控制方式下，由CPU执行程序控制数据的输入输出过程。
程序中断方式：主动性强、有中断机制，当外设完成相应数据传输和发布，会发一个中断，系统进行下一步处理。
在中断方式下，外设准备好输入数据或接收数据时向CPU发出中断请求信号，若CPU决定响应该请求，则暂停正在执行的任务，转而执行中断服务程序进行数据的输入输出处理，之后再回去执行原来被中断的任务。
DMA方式：直接存取控制方式，有专门的DMA控制器，外设和内存的数据交换过程由DMA控制器管控，CPU只在开头介入，整个过程由DMA控制器完成、监管，完成后再由CPU进行后续工作，效率更高。
在DMA方式下，CPU只需向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU的负担，可以大大节省系统资源。
CPU是在一个总线周期结束时响应DMA请求的。
DMA控制器在需要的时候代替CPU作为总线主设备，在不受CPU干预的情况下，控制I/O设备与系统主存之间的直接数据传输。
DMA操作占用的资源是系统总线，而CPU并非在整个指令执行期间即指令周期内都会使用总线，故DMA请求的检测点设置在每个机器周期也即总线周期结束时执行，这样使得总线利用率最高。
通道：字节多路通道、选择通道
输入输出处理机
虚设备与SPOOLING技术
输入设备 -> 输入缓冲区 -> 输入井
输出设备 <- 输出缓冲区 <- 输出井
在磁盘上开缓冲区解决速度之间的矛盾差异。
微内核操作系统
微内核操作系统：将内核做的更小的操作系统，体现在可靠性、稳定性、安全性
用户态：在核心态之外去运行，出现故障可以用一定方式解决
核心态：微内核中内核的运行情况，出现故障情况就会比较严重
用户态和核心态之间有交互，普通东西在用户态处理，与系统内核紧密关联才在核心态处理。
