# 操作系统考点总结
# 1.操作系统概述
# 2.进程管理
# 2.1 进程的定义
为了能使程序并发执行，并且可以对并发执行的程序加以控制和描述，人们引入了“进程”的概念。
# 2.2 进程与程序的区别
进程实际上就是程序的一次执行。
①进程是动态的，程序是静态的。
②进程具有生命周期，程序是永久存在的。
③进程是由程序段、相关数据段和进程控制块（PCB）组成，程序是指令的有序集合。
# 2.3 进程的状态
# 2.4 前趋图
# 2.5 进程的同步与互斥
# 2.6 PV操作
对于上面的生产者——消费者问题，s1的初值为1、s2的初值为0，我们参照上面的图，假设s1为空区，s2为满区。
①先执行生产者，后执行消费者：首先P（s1），表示生产者生产产品，要在空区中进行，当执行完P（s1），就代表生产了一个产品，此时空区数量减少1，再执行V（s2），满区数量增加1，即此时s1=s1-1=0、s2=s2+1=1。接下来我们如果继续执行生产者操作P（s1），s1=s1-1=-1，此时s1＜0，对于P操作，就要进入等待队列中等候。所以我们此时只能执行消费者操作，首先P（s2），表示消费者消费产品，要在满区中进行，当执行完P（s2），就代表消费了一个产品，此时满区数量减少1，再执行V（s1），空区数量增加1，即此时s2=s2-1=0、s1=s1+1=0。
②先执行消费者，后执行生产者：首先P（s2），表示消费者消费产品，要在满区中进行，s2的初值为0，经过P操作，s2=s2-1=-1，此时s2小于0，无法继续执行下去。换一种思路理解就是，这种情况下，生产者还没有生产任何一个产品，那么消费者自然是无法消费产品的（因为空区的数量为0）。
# 2.7 PV操作练习题
我们来看上面这道题，购书者和收银员两个进程，设置了三个信号量：S1、S2、Sn（初值分别为0、0、n），可以假设有两种情况：①先执行购书者进程，后执行收银员进程（此情况符合大家日常去书店买书的情形），②先执行收银员进程，后执行购书者进程（此情况不太符合常理，如果没有人来书店买书，那收银员去为谁结账呢？？？），所以我们只能采取第一种情况：先执行购书者进程、后执行收银员进程。
首先P（Sn）：Sn=Sn-1，表示有一个购书者进入书店，此时书店最多允许进入的购书者人数就应该减少1；之后购书者可以进行购书，后面进入付款步骤（联系到a1和a2），此时我们想，在购书者没有选择购书付款之前，收银员应该是被阻塞的（通俗的讲：就是坐在那里喝茶，闲着没事干），所以在b1这里需要一个P操作来阻塞它，只有当购书者付款步骤中的a1来到收银员面前结账时，收银员才有事情可做，即a1这里应该是与b1（收银员为购书者结账）相对应的V操作，所以a1：V（S1）、b1：P（S1）。即购书者买书付款→收银员进行结账，购书者不买书或者没有购书者→收银员没事干（阻塞）。
下面我们这样考虑，因为购书者此时在收银员这里等待付款，并不是说购书者直接扔几张100的红票子直接就走人了，而是需要等待收银员把购书者所买书籍一一扫码消磁、计算出总价之后，再由购书者付款，所以在这期间，购书者是在等待（即购书者处于阻塞状态），也就是说a2这里需要一个P操作来阻塞购书者，而b2需要一个V操作与a2相对应，所以a2：P（S2）、b2：V（S2）。即收银员将总价计算好→购书者进行付款，收银员结账过程中→购书者等待（阻塞）。
综上所述，第一空选A，第二空选C！！！
# 2.8 PV操作与前趋图
这类题比较简单，有一个规律就是一个进程→另一个进程，就是先V后P，按照信号量变化的顺序对应好就可以了！！！
对照上面两张图，可以得出答案：C、A、A（这里我就不再详细讲解了。。。）
# 2.9 死锁问题
# 2.9.1 什么是死锁？
死锁是指多个进程在运行过程中，因争夺资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。
# 2.9.2 产生死锁的原因
①竞争资源。②进程间推进顺序非法。
# 2.9.3 产生死锁的4个条件
①互斥条件。②请求和保持条件。③不剥夺条件。④循环等待条件。
# 2.9.4 处理死锁的4种方法
①预防死锁。②避免死锁。③检测死锁。④解除死锁。
# 2.9.5 死锁相关问题
我们来看上面这道例题，一共3个进程，每个进程都需要5个系统资源。
①如果系统中有5个资源，A分配2个，B分配2个，C分配2个，此时所有进程不能得到满足，都在等待资源，无法正常运行，即发生死锁；如果将A分配5个，运行完再分配给B，B运行完再分配给C，这样并不会发生死锁。但是，这类题我们考虑的是无论怎样都不会发生死锁的情况，所以要考虑它的一般性！！！
②如果系统中有10个资源，A分配4个，B分配4个，C分配2个，显然每个进程都无法获得5个资源去运行，即发生死锁；11、12个资源也是同样的道理；而当系统中有13个资源的时候，我们可以看到A分配4个，B分配4个，C分配4个，此时还剩下1个空闲资源，无论我们将这1个空闲资源分配给哪个进程，系统都是可以正常运行的，因为一个进程再获得1个资源即得到满足，运行完释放资源，另外两个进程也可以正常运行，即不会发生死锁！！！所以系统至少需要13个资源。
公式：假设有k个进程，每个进程都需要n个资源才可以正常运行，则系统不发生死锁的资源数至少为：k ×（n-1）+1。
# 2.9.6 银行家算法
对于银行家算法这类问题，其实并不是太难。上面这道题，首先我们需要计算的就是当前系统中还有多少可用的资源，因为**三类资源的总数分别为9、8、5，而已经分配给5个进程的三类资源数为：7、7、5，所以此时这三类资源还剩2、1、0。下面的做法其实就是将当前可用的资源数分配给5个进程中的一个，看能否达到它的最大需求量，**如果不能，则选择其他进程；**如果能，就加上该进程已分配的资源数，运行完释放，此时资源数=已分配给该进程的资源数+当前系统中剩余的资源数。**后面是同样的道理，继续分配给其他的进程，能满足最大需求量就分配，直到所有进程都可以顺序运行，就可以找到这样一条安全序列来保证系统不发生死锁。
而下面这种情况，当运行完P2进程，将可用资源数分配给P1进程时，无法达到P1的最大需求量，所以系统无法继续运行下去，就会发生死锁，这就是一个不安全序列！！！
# 3.存储管理
# 3.1 分区存储组织
①**首次适应算法：空闲分区以地址递增的次序链接。**对于上面这个题，作业4申请内存9k，按照地址递增的情况，此时作业4会被分配到25k的空闲分区，占用9k，剩余25-9=16k。
②**循环首次适应算法：与首次适应算法的区别是：不是每次都从链首开始查找，而是从上一次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找。**所以作业4申请9k，而作业2和作业3所在的空闲分区的下一个空闲分区为28k，即作业4被分配到了28k这个空闲分区，占用9k，剩余28-9=19k。
③**最佳适应算法：空闲分区按其容量从小到大的顺序链接。**作业4申请9k，而当前空闲分区的容量从小到大依次为：10k、25k、28k，所以作业4被分配到10k这个空闲分区，占用9k，剩余10-9=1k。
④**最差适应算法：空闲分区按其容量从大到小的顺序链接（与最佳适应算法相反）。**作业4被分配到容量最大的空闲分区28k中，占用9k，剩余28-9=19k。
# 3.2 页式存储组织
我们来看上面这道例题，首先页面大小为4K=2^12，表示页内地址为12位，所以在对逻辑地址变换的时候，就要保留它的低12位作为物理地址，因为逻辑地址是16进制数5A29H，它的低12为是A29，那么只需要对前面的页号进行变换就可以了，由页表可知，页号5对应的物理块号（页帧号）为6，所以经变换后的物理地址为：6A29H。
第二空，进程P要访问的页面4不在内存，应该淘汰哪个页面？这里我们考虑的是：**只能淘汰在内存中的页面，因为如果一个页面压根就不在内存，那你是无法淘汰它的（换句话说，你淘汰它有何意义呢？），所以我们看到状态位是1表示在内存（有页面0、1、2、5），而对于淘汰而言，我们不能淘汰刚刚被访问过的页面，只能淘汰没有被访问过的页面（即访问位为0），查表得，页面1的访问位为0，所以将其淘汰。**即第一空选D，第二空选B。
# 3.3 段式存储组织
# 3.4 段页式存储组织
# 3.5 页面置换算法
# 3.5.1 先进先出算法
选择先进入内存的页面予以淘汰。
分析：1进来，3个物理块中都没有，所以缺页，2和3此时同理；之后4进来，物理块中没有，即缺页，会淘汰（1，2，3）最先进入内存的页面，也就是1，所以4淘汰1；之后1进来，物理块中没有，即缺页，淘汰（4，2，3）最先进入内存的，也就是2，所以1淘汰2；之后2进来，物理块中没有，即缺页，淘汰（4，1，3）最先进入内存的，也就是3，所以2淘汰3；之后5进来，物理块中没有，即缺页，淘汰（4，1，2）最先进入内存的，也就是4，所以5淘汰4；而后1和2再进来，物理块中已经有这两个页面了，所以不缺页；之后3进来，物理块中没有，即缺页，淘汰（5，1，2）最先进入内存的，也就是1，所以3淘汰1；之后4进来，物理块中没有，即缺页，淘汰（5，3，2）最先进入内存的，也就是2，所以4淘汰2；最后5进来，物理块中有，所以不缺页。这就是页面置换算法中的先进先出算法的整个过程！！！
# 3.5.2 最佳置换算法
选择永远不再需要的页面或者最长时间内不再使用的页面予以淘汰。
分析：页面1进来，物理块中没有，即缺页；页面2和3同理；之后页面4进来，物理块中没有，即缺页，我们看到页面后面的走向，可知页面1、2、3中最长时间内不再访问的是页面3，所以页面4淘汰页面3，之后页面1和2进来，物理块中已有，不缺页；之后页面5进来，物理块中没有，即缺页，再观察页面后面的走向，可知页面1、2、4中最长时间内不再访问的是页面4，所以页面5淘汰页面4；之后页面1和2进来，物理块中已有，不缺页；接下来页面3进来，物理块中没有，即缺页，虽然页面后面的走向中没有1、2，有5，但是考虑到页面1和2刚刚被访问，页面1访问的较早，所以这里页面3淘汰页面1；4进来与3同理，物理块中没有，即缺页，即淘汰页面2；最后5进来，物理块已有，即不缺页。这就是页面置换算法中的最佳置换算法的整个过程！！！
# 3.5.3 最近最久未使用算法
选择最近一段时间中最长时间没有被访问过的页面予以淘汰。
分析：首先页面1、2、3依次进入内存，物理块中都没有，即都会产生缺页；之后页面4进来，物理块中没有，即缺页，选择页面1、2、3这段时间中最久没有被访问过的页面，那么显然1访问的最早，所以这里页面4淘汰页面1；之后页面1进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面4、2、3这段时间中最久没有被访问过的页面，也就是页面2，所以页面1淘汰页面2；之后页面2进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面4、1、3这段时间中最久没有被访问过的页面，也就是页面3，所以页面2淘汰页面3；接下来页面5进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面4、1、2这段时间中最久没有被访问过的页面，也就是页面4，所以页面5淘汰页面4；之后页面1和2进来，物理块中已有，即不缺页；之后页面3进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面5、1、2这段时间中最久没有被访问过的页面，由于刚刚访问过1和2，所以这里应该要淘汰的是页面5；之后页面4进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面3、1、2这段时间中最久没有被访问过的页面，也就是页面1，所以页面4淘汰页面1；最后页面5进来，物理块中没有，即缺页，淘汰页面3、4、2这段时间中最久没有被访问过的页面，也就是页面2，所以页面5淘汰页面2。这就是页面置换算法中的最近最久未使用算法的整个过程！！！
# 4.文件管理
# 4.1 索引文件结构
这道题中，物理块号50对应逻辑块号0，物理块号67对应逻辑块号1，物理块号68对应逻辑块号2，物理块号78对应逻辑块号3，物理块号89对应逻辑块号4，这五个采取的是直接地址索引；而物理块号90和91采取的是一级间接地址索引，90→58对应的是逻辑块号5，所以逻辑块号5对应的物理块号为58。
因为题目中说每个地址项的大小为4字节，而对于一级和二级间接地址索引，每个物理块可以存1024字节的内容，所以在每个一级、二级间接地址索引中，有1024/4=256个地址项。所以在物理块号90中，存放的是从5~260（5+256-1）；在物理块号91中，存放的就是从261~516（261+256-1），所以逻辑块号261对应的物理块号为187。
观察上图可知，101号物理块显然采取的是二级间接地址索引的方式，所以其中存放的是二级地址索引表。
# 4.2 树形目录结构
重点掌握相对路径和绝对路径的表示方法！！！
# 4.3 空闲存储空间管理——位示图法
这道例题，首先物理块是从0开始编号的，系统中字长为32位（相当于一个字中包含了32个物理块），那么对于4195号物理块，实际上是第4196个物理块，那么，每个字的长度均为32位，所以4196/32=131.125，表示的是超过第131个字了，要将前131个字都填满，而当前物理块是在第132个字中描述，第一空选D。
第二空问系统应该怎么样？既然要将物理块分配给某文件，必须取值为1（1表示占用），所以排除A和C；我们再来看，前131个字所表示的物理块范围是0~131×31：0~4191，所以第132个字中，第0位置表示4192，第1位置表示4193，第2位置表示4194，第3位置表示4195，所以在第132个字的第3位置对应上了4195号物理块。所以第二空选B。
# 5.设备管理
# 5.1 数据传输控制方式
详细内容请查看博主的这篇博文：https://blog.csdn.net/weixin_43823808/article/details/108002550 (opens new window)
# 5.2 虚设备与Spooling技术
# 6.微内核操作系统
本文转自 https://blog.csdn.net/weixin_43823808/article/details/108254765 (opens new window)，如有侵权，请联系删除。