2.1操作系统概述
操作系统概述
进程管理
存储管理
文件管理
设备管理
- 机器语言:二进制语言,对电脑友好。但不利于程序员修改和操作
- 汇编语言:也不利于程序员操作和修改 (1、2都是低级语言)
- 高级语言:利用数学(函数)和英文字符等进行编程,最终转化为机器语言供电脑读取。
编译语言:最终转化为目标程序(即转化为 机器语言)
翻译程序:边输入边翻译,输入一条执行一条,没有转化为目标程序
- 4GL语言:主要告诉系统要做什么(数据库)
2.2进程管理
当一个APP运行时,它就转化为一个进程,成为三个状态中的某一态(就绪、等待、运行)
- 运行:此时进程进行,占用CPU
考点:掌握三态的转化,以及三态的作用。
2.3进程管理-死锁问题
1. 死锁的概念:两人过独木桥(相向而行)
2.死锁的发生条件:4个缺一不可
- 互斥
- 非抢占
- 占有且等待
- 循环等概(充分条件) ,其余3个是必要条件(没有不行)
3.死锁判断?
无环不死锁,有环可能死锁。具体还得看Ra可用资源的个数。(成环,Ra独份必死锁;非独份Ra,可能死锁)
4.如何破解死锁问题? 互斥不可避免,从其他3个角度入手
- 死锁预防
- 死锁避免--分配资源(银行家算法)
- 死锁检测
- 死锁解除
5.银行家算法
(分配资源,看是否满足资源需求。满足,先给它,不满足,给别人→释放,再重新匹配项)
实例:P1 剩2 ,P2 剩1, P3 剩0
剩余R1 R2不满足P1进程资源的要求,×
P1 不满足 ×
P2 √ 只需1个R2,执行完毕会 释放R1、R2、R3。此时剩余:(2+2)个R1,2个R2, 1个R3
P3 不满足 ×
P4 满足 √ 只需一个R3 。执行完毕会释放:3个R3, 4个R2,1个R3
P5 满足 √ 需2个R1 ,3个R2 ,1个R3 。执行完会释放:5R1,5R2 ,4R3 →满足P1 →释放满足P3
P2→P4→P5...
2.5进程管理-进程的互斥和同步
2.6进程管理-PV操作
PV操作:通过计数器来控制PV操作,使得系统能解决进程的互斥和同步问题。
- 互斥信号量:用于解决一个资源只允许被一个进程占用的问题。
- 同步信号量:代表资源的个数。
PV操作典型模型问题:
- 单缓冲区生产者、消费者问题
记得:用S=S-1判断
- 多缓冲区 生产者、消费者问题,需要考虑互斥情况
(生、消同时占用市场--类比银行存取款,应该先存后取或先取后存),如何解决?
引入互斥模型(共享一个仓库/一个产品)相比单缓冲区,多引入一个互斥信号量。
2.6存储管理
1.页式存储:将logic地址和物理地址分离
- 程序(APP)存储的是逻辑地址
- 内存中存储的是物理地址
程序在运行过程中,把它的逻辑地址转化为物理地址保存在内存当中。(注意这个过程变的是“页号”,业内地址不变)
对应页式存储中的页表:物理地址 ; 用户程序:逻辑地址
页式存储中,把程序所需要的存储空间转化为页;内存中的空间转化为块
优点:利用率高,碎片小,分配及管理简单
缺点:增加了部分系统开销;可能发生抖动现象
比如2D18H (21318)16
D12位就是业内地址,化简后的高位这4位(二进制)为“页号” ,然后根据页号查找物理块号。
最后物理块号+业内地址 = 物理地址
2.存储管理-页面置换算法
置换:APP与内存的关系--用到的程序放在内存中,不用到的程序从内存中拿出来。
- 先进先出FIFO
- 最佳置换法OPT (频率高的程序,哪怕暂时没用到,也不会退出内存)
- 最近最少使用置换法LRU
先进先出FIFO
最佳置换法OPT (频率高的程序,哪怕暂时没用到,也不会退出内存)
从前往后看!
- 判断:看哪个页面最晚才被访问到,替换掉哪个页面 (是一种理想算法)
- 理由:因为程序在运行过程中,不可能提前预先到程序的走向)
最近最少使用置换法LRU
从后往前看!!
2.7文件管理
数据、程序等都是以 文件的形式存放在操作系统当中。(文件:树形结构管理)
矩形--代表目录,圆圈--代表文件
若想寻找一个文件,需要先找到它所在的路径
而路径又分为相对路径和绝对路径
- 绝对路径:从最顶层的目录(第一目录)到达某一文件它的路径,一个文件的绝对路径只有一条。
- 相对路径:根据文件所在的当前工作目录来定义。
F2的绝对路径为:/D1/W2/F2
F2的相对路径为:W2/F2
:/ 表示“返回上一层目录”
2.8设备管理
数据传输控制方式涉及到设备交换,最常考的主要有以下3种:掌握3者的不同
- 程序控制方式:CPU需要时刻持续监测我们的外设,当外设需要数据传递的时候,外设会向CPU传递交换这些数据。 不足:持续监测外设,会造成CPU性能的直线下降。
- 程序中断方式:当外围设备需要数据传递时,外设会向CPU发出中断信号。发出中断信号的目的,是让CPU来暂停正在执行的程序,转过来只和外设进行数据交换。且当与外设数据交换结束后,CPU才能继续执行之前的程序。 (信号由外设发出,运用的是鼠标和键盘) 不足:传送数据比较慢
- DMA方式:引入DMI的控制器,取代CPU对外设的管控。即内存与外设进行数据传递的过程中,CPU不再干预,CPU只是在数据传递开始之前和传递结束之后对数据起一个管理作用。能进一步释放CPU的资源,提高CPU的利用效率。(运用到磁盘)
- 此外,还有I/O通道,输入输出装置。更为复杂,软考几乎不涉及到!可不做学习。
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