操作系统笔记

2.使用操作系统

进程包括：

• 可执行的目标程序
• 程序执行的数据
• 程序请求的资源
• 进程的执行状况

进程的操作：

• FORK：创建子进程
• QUIT：终止进程
• JOIN：合并多个进程为一个单一的进程

UNIX中创建进程：

• UNIX中的进程，有代码段、数据段和堆栈段定义。数据段包含静态的变量，堆栈段保存着运行栈，用于存储临时的变量。
• 进程有唯一的进程标识符PID，本质上是一个指针。
• UNIX中创建一个进程，是fork系统调用。子进程创建后，父子进程就在各自分离的地址空间执行。
• 提供一个wait调用，使父进程可以检查子进程什么时候结束。

线程：

3.操作系统的组织结构

讲了一些操作系统应该有的特性和功能

4.计算机组织结构

中断：

• 当设备完成I/O操作后，使用设备终端来通知处理机。
• 指处理器接收到来自硬件或软件的信号，提示发生了某个事件，应该被注意，这种情况就称为中断。
• 引入终端就是为了避免CPU要不停地询问I/O设备是否已经完成。

5.设备管理

设备管理方法：

• 使用轮询的直接I/O： 轮流检查设备的busy-done标志位。
• 中断驱动的I/O：当I/O操作结束后，由设备管理器，自动通知设备驱动程序。
• 存储映射I/O：通过软件与设备控制器寄存器读写信息来进行I/O设备管理。
• 直接内存访问DMA：初始化I/O后，能够直接从内存地址读取信息，或者写到内存，而无需CPU干涉。

缓冲：

• 输入和输出缓冲

设备驱动程序

• 应用编程接口提供一组功能函数，应用程序能够调用它们进行设备管理。

一些设备管理方法：

• 串行通信
• 顺序访问的存储设备
• 随机存储设备

6.进程管理

进程的构成：

• 定义程序行为的程序
• 数据
• 请求的一些资源
• 执行期间，保存运行轨迹的进程控制块

进程地址空间：

• 映射表：包括程序、变量等在地址空间中的位置
• 生成地址空间：1.编译成一组可重定位的目标模块。2.链接程序将可重定位目标模块和库模块结合，形成一个绝对程序(absolute program)
• 载入程序：在程序执行之前，必须分配内存给进程。

进程控制块，保存进程全部状态的踪迹：

• 进程上次被挂起时，寄存器的内容
• 处理机状态：被阻塞or就绪
• 地址空间的映射情况
• 存储器状态
• 栈指针
• 已经分配的资源
• 需要的资源

进程状态

• 就绪：等待CPU调度，等待分配处理机运行
• 运行：运行中，可以请求I/O进入阻塞状态，或者结束执行释放资源。
• 阻塞：处于阻塞状态的进程只有当分配了请求的资源才会回到就绪状态。

7.调度

• 即CPU资源管理。如何把CPU分配给进程，各个进程又是以什么次序使用CPU。
• 排队器：将就绪进程的控制块指针加入要求CPU的进程队列中。
• 上下文切换器：将被移出的进程的处理机寄存器内容保存到该进程控制块中。
• 分派器：从就绪队列中选择一个进程。

非剥夺式策略：

• 先来先服务
• 最短作业优先
• 使用优先级

剥夺式策略：

• 轮转：对于所有进程，平均分配处理时间
• 多级队列：先判断优先级，相同优先级情况下，再采用别的策略。

8.同步基本原理

临界区的变量的读写，加锁是个办法，但是有可能会出现死锁。

信号量：

• 只允许一个进程进入相应的临界区(互斥)。
• 一旦一个进程试图进入临界区，如果没有其他进程在临界区，就应立即进入临界区。
• V(s): [s=s+1]
• P(s): [while(s==0){waite}; s=s-1]

9.高级同步技术

• AND同步
• 事件

管程：是抽象数据类型，任一时刻只为可能执行该过程的一个进程使用。

进程间通信IPC：

• 管程允许进程间通过使用一个管程内的共享存储器来共享消息。
• IPC是利用消息，明确把信息从一个地址空间拷贝到另一个进程的地址空间。
• 使用send和recieve操作

10.死锁

死锁避免

• 银行家算法：

存储管理

将地址空间映射到内存。向存储器管理器请求主存空间，然后把程序放入相应的内存中。

分配：

• 固定分区存储分配：
• 可变分区存储分配：

存储管理器策略

• 交换技术：
• 虚拟内存：

12.虚拟内存

• 页式：有不同的替换策略：随机、最近最少使用、最小使用频率、先进先出。
• 段式：<segmentNumber, offset> 标识存储器逻辑块和偏移量

13.文件管理

• 字节流文件：
• 结构化文件：