通化网站建设公司,wordpress旅游,软件工程的就业前景和就业方向,wordpress固定连接文件夹计算机系统概述 1.操作系统概念 管理系统软/硬件资源#xff0c;为程序提供服务 2.发展与分类 3.操作系统的运行环境 运行机制 指令#xff1a;#xff08;二进制机器指令#xff09;#xff0c;CPU能识别#xff0c;执行的最基本命令 应用程序#xff1a;程序员写…计算机系统概述 1.操作系统概念 管理系统软/硬件资源为程序提供服务 2.发展与分类 3.操作系统的运行环境 运行机制 指令二进制机器指令CPU能识别执行的最基本命令 应用程序程序员写的跑在操作系统之上的程序 内核程序实现操作系统的程序内核操作系统最核心的部分 CPU的两种状态 内核态正在运行内核程序可以执行特权指令 用户态正在运行应用程序只能执行非特权指令 内核态→用户态执行特权指令PSW标志位为用户态操作系统主动让出cpu使用权 用户态→内核态由中断引发硬件自动完成变态 中断和异常 中断的作用让操作系统内核夺回CPU使用权 中断类型 内中断也称异常与当前指令有关中断信号源于cpu内部外中断…无关…外部如时钟中断I/O请求中断 系统调用 用户在程序中调用操作系统中的一些子功能。凡是与资源共享有关的操作都需要系统调用来向操作系统提出请求。 操作系统的体系结构 大内核将操作系统最主要的功能模块作为系统内核性能高 微内核只把最基本的功能作为内核频繁的切换核心态和用户态性能低。 进程管理 1.进程与线程 进程的概念 进程是进程实体的运行过程是系统资源分配和的调度的一个独立单位 进程的组成 进程控制块PCB一种数据结构描述进程的基本情况和运行状态存放操作系统对进程管理需要的信息是进程存在的唯一标志 程序段程序的代码 数据段运行过程中产生的数据 进程的特征 动态性并发性独立性异步性结构性 进程的状态与转换进程的组织 进程控制 进程控制功能实现进程状态转换 用原语实现进程控制。原语操作系统中一种特殊的程序具有原子性。 关中断指令和开中断指令特权指令实现原子性CPU执行了关中断指令后不再检查中断信号直到执行到开中断指令才恢复对中断信号的检查。 进程的创建原语 进程的终止撤销原语 进程的阻塞和唤醒原语成对使用 进程的切换原语 进程通信 进程通信IPC不同进程之间的数据交互 进程内存空间独立不能直接访问另一个进程的地址空间 共享存储互斥的访问共享存储如pv操作消息传递 直接通信消息直接挂在接收进程的消息队列中间接通信消息发向中间件信箱 管道通信pipe文件读写遵循先进先出原则半双工通信同一时间段单向 线程的概念 线程程序执行流的最小单位系统调度的基本单位一个进程可以有多个线程 线程的实现方式和多线程模型 线程的转换 2.调度 概念 根据某种规则来决定一堆任务执行的顺序 调度的三个层次 高级调度作业调度 作业一个具体的任务程序 高级调度按原则将外存的作业后备队列中挑选一个进入内存。每个作业只被调入调出一次。 低级调度进程调度/处理机调度 操作系统中最基本的一种调度频率很高。 中级调度内存调度 挂起状态暂时调到外存等待的进程状态 中级调度选择一个处于挂起状态的进程进入内存 进程调度 进程在操作系统内核程序临界区中不能进行进程调度而在普通临界区中可以。 进程调度的两种方式 非抢占式只会主动放弃抢占式由操作系统剥夺cpu使用权 调度器和闲逛进程 调度器调度程序决定让谁运行运行多长时间 闲逛进程没有其他就绪进程时运行闲逛进程 调度算法的评价指标 调度算法 先来先服务FCFS按照作业/进程到达的先后顺序进行服务是一种非抢占式的调度方式优点公平缺点对短作业不利不会导致饥饿 短作业优先SJF从就绪队列中选出一个估计时间最短的进程将处理及分配给它使它立即执行到执行结束或者发生某事件阻塞放弃处理机时重新调度 高响应比优先算法HRRN 响应比Rp 等待时间 服务时间/ 服务时间 1 等待时间 / 服务时间 当等待时间相同时服务时间更短的优先调度 3.进程同步与互斥 同步直接制约关系为完成某任务建立的两个或以上的进程 互斥间接制约关系访问临界资源时只允许一个进程访问其他进程必须等待 进程互斥的软件实现方法 抓住“谦让”和“表达意愿“思想 单标志法 双标志先检查法 双标志后检查法 peterson算法“压岁钱算法” 谁最后说客气话谁失去行动权 硬件实现 信号量机制 信号量表示系统中某种资源的数量可以使用一对原语来对信号量进行操作 一对原语waitSsignS被称为PV操作用于实现对系统资源的申请和释放 4.经典同步问题 生产者-消费者问题 只有缓冲区没满生产者才能往缓冲区放东西 只有缓冲区没空消费者才能从缓冲区取东西 缓冲区也是一种临界资源只允许互斥地访问 mutex 1; // 互斥信号量对缓冲区的互斥访问 empty n; // 同步信号量空闲缓冲区的数量 full 0; // 同步信号量产品数量即非空缓冲区数量读-写者问题 1.允许多个读者对文件进行读操作 2.只允许一个写者进行写操作 3.写者操作完成前不允许读者和其他写者工作 4.写者操作前应该让其他读和写者退出 5.管程 管程的功能 互斥访问确保多个线程对共享变量的互斥访问 条件等待和通知线程可以通过条件变量等待某个条件满足后再继续执行或者通过条件变量停止其他线程某个条件已经满足 简要来说对PV操作的一种管理 6.死锁 死锁多个进程因竞争资源而互相等待双方都无法向前推进 死锁形成的必要条件 互斥条件对互斥使用的资源进行争夺不可剥夺条件进程获取的资源在未使用完之前无法被剥夺只能自己释放请求和保持条件进程至少保持了一种资源但又提出对其他进程占用的资源的申请自己的资源又不放循环等待条件进程的循环等待链我等你你等他他等我 以上四条件同时满足才算死锁 避免死锁 安全序列系统按照某种序列分配资源每个进程都能顺利完成。 系统处于安全状态则一定不会发生死锁 银行家算法 思想在进程提出资源申请时系统先预判此次分配是否会导致系统进入不安全状态如果会则暂时不答应请求让进程先阻塞等待。 系统分配给进程资源归还后得到的资源为available allocation 内存管理 操作系统对内存的划分和动态分配 1.内存管理概念 功能 1.内存分配与回收由操作系统完成 2.内存保护保证进程只在自己的内存空间进行访问不越界 3.地址转换操作系统将逻辑地址转换为物理地址 4.内存容量的扩充将容量小的内存从逻辑上通过虚拟技术进行扩充 连续分配管理方式 为用户程序分配连续的内存空间 1.单一连续分配只用于单任务单用户的操作系统 2.固定分区分配将用户区划分为若干个大小相等或不等的分区每个分区只进行一个作业。 3.动态分区分配系统不会预先分配内存而是在进程进入内存时根据进程的大小动态的分配内存使得内存大小正好适合进程所需的空间。 动态分区分配算法 为什么要有当有多个空闲分区满足需求需要合适的算法来分配空间 1.首次适应算法从低地址开始找找到第一个可以满足大小的空闲分区 2.最佳适应算法为了保证大进程到来时需要的大片连续空间优先使用小空闲分区空闲分区按容量递增连接。 3.最坏适应算法为了解决最佳适应算法导致的内部碎片问题优先使用大空闲分区空闲分区按容量递减链接。 分页存储 为什么要分页减少内存碎片的产生 页框/页帧内存中大小相等的分区 页面页每一个进程的逻辑地址空间 页表在内存找到进程的每个页面对应的物理块系统为每个进程建立一张页表。 页表由页号和块号页框号组成其中只有块号占内存空间页号是隐含的存储。类似于数组下标是不需要存储空间的 页号逻辑地址/页面大小 页内偏移量逻辑地址%页面大小 页表长度一个页表有多少个页表项 页表项长度每个页表项占多大的存储空间 页表大小一个页表占多大存储空间 快表 一种并行查找的高速缓冲存储器为了提高地址变换的速度。 段页式存储 先分段段内再分页 2.虚拟内存管理 为什么 解决传统存储的两个问题 1.一次性作业必须一次性全部装入内存才能运行导致如果作业太大无法运行 2.驻留性作业全部转入内存直到作业结束然而实际只需要一部分数据便可运行程序导致浪费空间 是什么 将暂时需要的信息调入内存不需要先放在外存便可执行程序。程序执行时将不在内存又需要的信息调入内存。同时若内存空间不够操作系统将内存中不需要的信息换出到外存。 虚拟内存的特点 1.多次性允许多次将作业调入内存 2.对换性作业在程序运行时换进换出 3.虚拟性在逻辑上扩充内存容量 怎么做虚拟内存技术 实现基础根据多次性肯定不能连续存储管理而是离散分配的内存管理 用什么实现 1.请求分页管理。2.请求分段管理。3.请求段页式管理 请求分页管理 是什么两个功能 1.调页功能操作系统将缺失的页面调入内存 2.置换功能操作系统将暂时没用的页面换入外存 页表项 状态位表示页面是否被调入内存 访问字段表示页面被访问次数用于置换算法使用 修改位表示页面是否被修改过 缺页中断机构 请求分页中两个重要的点 1.是否在内存不在则产生缺页中断并阻塞缺页的进程操作系统将页面调入内存 2.是否有空闲块没有则淘汰某页如果该页在内存中被修改过则换回外存 地址变换机构 页面置换算法 用来干嘛决定换入换出哪些页面 1.最佳置换算法将以后永不访问或最长时间不访问的页面淘汰。无法预知不可实现 2.先进先出置换算法每次将最早进入内存的页面淘汰。 3.最近最久未使用置换算法LRU每次淘汰最近最久未使用的页面。实现在访问字段中记录该页上次使用时间t每次替换t最大的即可。 4.时钟置换算法CLOCK 改进型CLOCK先找00再找01没有的话把所有访问位第一个置为0再循环那样查找 文件管理 1.文件基本概念 文件是什么 文件是通过硬盘为载体存储在计算机上的数据集合 文件控制块 是什么 英文名FCB用来存放控制文件所需信息的数据结构包含了 一个FCB对应一个文件目录项多个FCB组成文件目录 索引节点 是什么 索引节点将除了文件名以外的属性都放入索引节点中 有什么用 因为检索文件时只需要用到文件名所有可以提高检索效率 文件逻辑结构 在文件内部数据在逻辑上是如何组织起来的 无结构文件流式文件文件没有结构访问只能通过穷举搜索的方式 有结构文件记录式文件 顺序文件串结构按记录的存入时间排序。 ​ 顺序结构按关键字的顺序排列。 索引文件解决可变长记录文件检索慢的问题本身就是一个定长记录的顺序文件 文件物理结构 磁盘空间分配方法 1.连续分配每个文件在磁盘上占有一组连续的块。类似于数组所以它支持顺序访问和直接访问。 缺点文件长度不宜动态增长。增加和删除需要移动相邻的记录。反复增删文件回产生外部碎片。 2.链接分配离散分配的方式通过指针链接每个磁盘块分为隐式链接和显示链接。 隐式链接除最后一个盘块每个盘块都含有指向文件下一个盘块的指针。不支持随机访问 显示链接为什么叫显示它把用于连接文件各物理块的指针显示的存放在一张表中称为文件分配表FAT。支持随机访问 索引链接 2.目录 目录结构 1.单级目录结构 实现了文件的按名存取 缺点查找速度慢不允许重名不便于共享 2.两级目录结构 解决了重名问题 缺点不能对文件分类 3.树形目录结构 解决了不能分类的问题 缺点查找文件时每次按路径名逐级访问中间节点增加了磁盘访问次数 4.无环图目录结构 解决了树形结构不便于文件共享的问题。 目录实现 查找某个文件有两种方法 1.线性列表实现简单但查找费时 2.哈希表根据文件名得到一个名并返回一个指向线性列表中元素的指针。查找速度快。 文件共享 1.硬链接基于索引节点的共享方式。 多个指针指向一个索引结点只要还有一个指针指向索引结点索引结点就不能删除。 2.软链接基于符号链实现共享。 把到达共享文件的路径记录下来要访问文件时根据路径寻找文件。 查找速度硬软 3.文件系统 输入输出管理 2.I/O控制方式 DMA直接存储器存取