文章目录
- 前言
- 一、操作系统概述
- 1.1操作系统的功能
- 1.2特殊的操作系统
- 二、进程管理
- 2.1进程与线程的概念
- 2.2进程的状态
- 2.3信号量与PV操作
- 2.4前趋图
- 2.5死锁问题
- 三、存储管理
- 3.1段页式存储
- 3.2磁盘管理
- 四、设备管理
- 五、文件管理
- 5.1文件相关概念
- 5.2树形目录结构
前言
本文是本人在软考复习阶段的写的只有重点摘要的笔记（纯属个人观点），相信大家在网上已经看到很多有详细介绍的关于操作系统的文章，所以大部分我只是提出，没有详细解释，只是为了更好复习。^ O ^
一、操作系统概述
1.1操作系统的功能
- 资源管理（处理器管理、内存管理、文件管理、设备管理）
- 控制程序的加载与执行，即为程序运行分配资源
- 为人机交互提供接口，即用户前端界面，方便任务请求和程序执行
- 系统安全，保护计算机系统安全和数据安全
- 为软硬件提供接口，提高系统性能
1.2特殊的操作系统
| 分类 | 特点 |
|---|---|
| 批处理操作系统 | 单道批处理：系统一次只处理一个作业，直到该作业完成后再处理下一个作业。多道批处理：系统可以同时处理多个作业，提高资源利用率和作业吞吐率 |
| 分时操作系统 | 多路性、交互性、独立性、及时性 |
| 实时操作系统 | 高效性、高速性、可靠性、实时性 |
| 网络操作系统 | 控制多个计算机节点之间的通信和协作，实现网络资源的共享、管理和维护 |
| 分布式操作系统 | 通过网络连接多个计算机，实现协同工作和资源整合、透明性、可靠性、高性能 |
| 微机操作系统 | 并发性、共享性、虚拟性、异步性 |
| 嵌入式操作系统 | 微型化、可定制（针对硬件变化配置）、实时性、可靠性、易移植性、（HAL和BSP支持） |
二、进程管理
2.1进程与线程的概念
- 进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，也是操作系统结构的基础。
- 线程是计算机科学中的基本概念，指的是在一个进程中执行的独立指令流。
- 进程与线程的区别，进程是程序的一次执行过程，没有过程就没有进程。
- 同一个进程当中的各个线程，可以共享该进程的各种资源。
2.2进程的状态
【三态模型】
运行： 进程占用CPU。
就绪： 进程已经获得除了CPU以外的一切资源，一旦CPU没被占用，即可获得CPU运行。
阻塞： 进程由于等待某个事件的发生（如I/O操作、信号量等）而无法执行，即使进程获取CPU也无法运行。
【五态模型】
新建态（静止就绪）： 进程刚创建，未被就绪队列。
就绪态（活跃就绪）： 进程已经准备好，等待分配。
运行态： 进程正在执行。
阻塞态（活跃阻塞）： 等待事件无法执行。
终止态： 进程完成但未被操作系统清理。
2.3信号量与PV操作
进程的同步
同步是指多个进程在执行过程中需要按照一定的顺序或时间关系进行协作。
进程的互斥
互斥是指多个进程在访问共享资源时，任意时刻最多只能有一个进程访问该资源。
PV操作
信号量： 是一种特殊的变量，表示可用的资源。
P操作
当一个进程或线程需要访问共享资源时，它会执行P操作。
V操作
当一个进程或线程完成对共享资源的访问后，它会执行V操作。
2.4前趋图
- 并发图中某活动有后继就有v操作释放资源，有前区就有p操作资源
- 实现并发的信号量初值一般为零，有几个箭头就有几个信号量
2.5死锁问题
- 死锁是指多个进程（或线程）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（或线程）都将无法再向前推进。
- 事实上，当发生死锁时，多一个资源数即可解决死锁。
三、存储管理
3.1段页式存储
【页式存储】
将程序与内存均划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。
【段式存储】
按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调入内存。
【段页式存储】
段式与页式的综合体，先分段，在分页。1个程序有若干个段，每个段中可以有若干的，每个段的大小不同。
优点
内存使用率高、容易共享存储、共享保护
缺点
复杂度高、因为管理软件的增加，成本增加、不适用批量小文件的处理
3.2磁盘管理
- 存取时间=寻道时间+等待时间
- FCFS先来先服务（谁先申请服务谁）
- SSTF最短寻道时间优先（选择离当前磁头最近的请求进行磁盘访问）
- SCAN扫描算法（电梯算法，依次扫描）
- CSCAN循环算法（单向扫描）
四、设备管理
- 硬件：完成具体的I\O操作
- 中断处理程序：I\O完成后唤醒设备驱动程序
- 设备驱动程序：设置寄存器，检查设备状态
- 设备无关I\O层：设备名解析、阻塞进程、分配缓冲区
- 用户级I\O层：发出I\O调用
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五、文件管理
5.1文件相关概念
- 文件：以计算机硬盘为载体存储在计算机上的信息集合，文件包括文件体和文件说明。
5.2树形目录结构
- 根节点（或根目录）位于树的最顶端，它代表了文件系统的起点。
- 绝对路径：从根目录开始，文件全称为绝对路径+文件名
- 相对路径：从当前目录的下一节目录开始
- 在大多数现代操作系统中，如Windows、macOS和Linux，都采用了树形目录结构来组织和管理文件。