三、操作系统基础

1,多核CPU调度进程

全局队列调度：全局维护等待队列

局部队列调度：每个CPU维护一个局部等待队列（无需要切换CPU,CPU利用率低）

寄存器中数据存取方式：

1，顺序存取：特定顺序线性存取（磁带存储器）

2，直接存取：与顺序相似，但是有唯一地址标识

3，随机：与先前序列无关。（主存储器）

4，相联：一种随机。（为了提高地址映射速度，cache采取此方式）

2,操作系统概述

特征：并发性、共享性、虚拟性、不确定性

功能：进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、（作业管理）

分类：批处理、分时（轮流使用CPU工作片、交互性强）、实时操作系统（快速响应、交互性弱）、网络操作系统、分布式（物理分散的计算机互联系统）、微机（windows）、嵌入式操作系统（微型化，专业化）。

计算机启动顺序：BIOS--主引导记录--操作系统

单体内核（内核大不容易剪裁）>微内核（基本功能，可靠性高）

嵌入式RTOS(实时操作系统)：VxWorks、RT-LInux\QUX、pSOS

3,进程的组成和状态

进程是计算机中正在运行的程序的实例

进程=进程控制块PCB（唯一标识）+程序（做什么）+数据（执行时所需数据）

基础三态图：运行、就绪、等待

人为干预5态图：禁止就绪、禁止阻塞。

4,前驱图和进程资源图

前驱图：任务间的并行和先后顺序

进程资源图：进程和资源的分配和请求。R--->P(已分配一个资源给P) P--->R（P执行还需要一个R） 会产生阻塞和等待

阻塞节点（P执行需要R,但是R没有可分配资源，p为阻塞节点）

5,同步与互斥

互斥:临界资源一时间只能由一个任务使用，加锁。（打印机）

同步:多任务并行

临界资源：各进程间需要以互斥方式对其进行访问的资源。

临界区：对临界资源操作的程序

互斥信号量：临界资源互斥访问信号量，初始为1

同步信号量：对共享资源访问控制 初始值为可用共享资源数量

P:申请资源 S=S-1 S>0 进程执行 S<=0,进程阻塞，唤醒另一个进程

V:释放资源 S=S+1 S>0 有资源空余，无阻塞进程 S<=0 从阻塞状态唤醒一个进程加入就绪队列（被P阻塞的进程继续执行）

生产者和消费者： 仓库使用权（S0）和仓位空闲个数(S1) 商品个数（S2）

生产商品：p(S0)P(S1)--V(S2)V(S0)

消费商品：P(S0)P(S2)--V(S1)V(S0)

6,死锁和线程

死锁：资源互斥、每个进程都占用其他进程需要的资源且等待资源、系统不剥夺进程资源、是一个闭环。

打破死锁的方法：预防、避免（银行家算法）、检测、解除

n个进程，每个进程都需要R个资源

发生死锁最大资源数：n*(R-1)

不发生：n*（R-1)+1

线程：独立调度的最小单位，进程是拥有资源的最小单位。

7,页式存储

程序加载到内存 程序分为页（4k），内存分为块（有块号又称页帧号）。

页式存储：

页表=页号+块号

程序分为页=页号（大小表示页的数量，和块号对应，表示存储位置）+页内地址（大小表示数据大小，表示存储的数据内容）。

内存分为块（有块号又称页帧号）。

进程中的地址为逻辑地址（虚地址），内存中地址为物理地址（实地址）

存储管理-页面置换算法

缺页：进程100页，内存10块。

最优算法：OPT，理论上的算法，无

先进先出算法：FIFO，先调人内存的页先被置换淘汰

最近最少使用：LRU，在最近的过去，进程执行过程中，过去最少使用的页面被置换淘汰，根据局部性原理，这种方式效率高，且不会产生抖动现象。

段式存储：进程分段=段号（段大小不同）+段内地址（包含段长和基地址）

段页式存储：对进程先分段在分页（一张段表+多张页表）

优点：空间浪费小，存储共享容易，能动态链接。程序逻辑完整

缺点：增加了管理软件，复杂性和开销增加，执行速度下降。

8,快表及文件结构

快表:将页表存在cache中，进程访问数据时访问一次cache一次内存

慢表:将页表存在内存中，进程访问数据时访问两次内存。

9,文件管理：

文件结构之索引结构：

13个索引节点，0-9为直接索引，10为一级索引，11为二级，12为三级索引。设物理块大小为4kb

直接索引：即索引节点存放的是内容。 可存4kb*10=10kb数据

一级索引：索引节点没有直接存数据，而是连接物理块号的地址，地址大小为4b,侧有1024个地址，可存1024*4kb=4098kb的数据

二级索引：与一级索引类似。两个索引表，第一个表存放一级地址，第二个表存放物理盘地址。可存1024*1024*4kb数据

相对路径：当前开始的路径（不加文件名）

绝对路径：从根开始的路径（不加文件名）

全文件名：绝对路径加+文件名

文件属性：R（只读）A（存档）S（系统文件）H（隐藏文件）

文件名组成：驱动器号+路径+主文件名+拓展名