操作系统概述
操作系统的基本概念
操作系统的4个特征：并发行、共享性、虚拟性和不确定性。
操作系统功能的5大部分：进程管理、文件管理、存储管理、设备管理和作业管理。
操作系统的分类及特点
1. 批处理操作系统
单道批处理：一次只有一个作业装入内存执行，作业由用户程序、数据和作业说明书（作业控制用语言）3个部分组成。
多道批处理：多道、宏观上并行运行、微观上串行运行。
2.分时操作系统
特点：多路性、独立性、交互性和及时性。
3.实时操作系统
4.网络操作系统
6.分布式操作系统
7.嵌入式操作系统
微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性。
多到程序技术是值计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使他们在管理程序控制之下，相互穿插运行。多道程序的运行特征：
多道， 宏观上并行运行，微观上串行运行。
进程管理
PV操作
进程调度
- 先来先服务
- 时间片乱转
- 优先级调度
- 多级反馈调度
死锁
死锁产生的4个必要条件：互斥条件、请求保持条件、不可剥夺条件和环路条件
死锁预防： 预先静态分配法，资源有序分配法
死锁避免：银行家算法
死锁解除：资源剥夺法、撤销进程法
存储管理
存储管理的主要功能包括主存空间的分配和回收、提高主存的利用率、扩充主存、对主存信息实现有效保护。
分区存储管理分为固定分区和可变分区。
对于可变分区，主要有如下4种算法:
- 最佳适应算法
- 最差适应算法
- 首次适应算法
- 循环首次适应算法
地址重定位
地址重定位是指将逻辑地址转换为物理地址的过程。分为静态重定位和动态重定位。
存储管理方案
连续分区
把所有的用户区都分配给唯一用户，当作业被调度时，进程全部进入内存，一旦完成，所有主存恢复空闲，因此它不适合多道程序设计。
固定分区
容易产生碎片
可重定位分区存储管理
可以克服固定分区的碎片问题。单花费大量时间和系统资源。
分页存储管理
分页地址结构： 页号 + 页内地址
若页的大小为2K，则可推断出页内地址有11位，反之亦然。
分段存储管理
分段的地址结构：段号 + 段内地址
段页式存储管理
支持虚拟存储
虚拟存储管理
请求分页管理
页面置换算法（重点）：最佳置换算法、先进先出（FIFO）置换算法、最近最少未使用（LRU）置换算法
设备管理
管理对象：实际I/O操作的设备（如键盘、鼠标、打印机等）、设备控制器、DMA控制器、中断控制器、I/O处理机（通道）等。
管理目标：如何提高设备的利用率，为用户提供方便、统一的界面。
主要技术：中断技术、DMA技术、通道技术和缓冲技术。
主要任务：保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定的策略分配和管理各种设备，控制设备的各种操作，完成I/O设备与主存之间的数据交换。
主要功能：动态地掌握并记录设备的状态、设备的分配和释放、缓冲区管理、实现物理I/O设备的操作、提供设备使用的用户接口及设备的访问和控制。
设备管理采用的相关技术
通道技术、DMA技术、缓冲技术、Spooling技术。
磁盘调度
磁盘调度的目标是使进程对磁盘的平均寻道时间最短。
1、磁盘驱动调度
1）先来先服务（FCFS）算法：它按照输入输出请求到达的顺序，逐一完成访问请求，它只考虑请求访问者的先后顺序，而不考虑它们要访问的物理位置。
2）最短查找时间优先（SSTF）算法： 先对最靠近当前柱面位置的请求进行服务，即先对寻找时间最短的请求进行服务。
3）SCAN算法
4）C-SCAN算法：与SCAN算法相似，但达到另一端时，会马上折回磁盘的开始端。
2、旋转调度算法
旋转调度应该考虑如下情况：
- 进程请求的是同一磁道上不同编号的扇区。
- 进程请求访问的是不同磁道上不同编号的扇区。
- 进程请求访问的是不同磁道上具有相同编号的扇区。
文件管理
文件系统的功能：按名存取、统一的用户接口、并发和访问控制、安全性控制、优化性能、差错恢复。
文件的结构和组织
1、文件的逻辑结构：
- 有结构的纪录式文件：定长记录和变长记录。
- 无机构的流式文件。
2、文件的物理结构：
- 连续结构。
- 链接结构。
- 索引结构。
- 多个物理块的索引表。
文件目录
文件控制块（FCB）的有序集合称为文件目录
1、文件控制块
- 基本信息类（文件名、问价你的无力地址、文件长度和文件块数）
- 存取控制信息类（文件的存取权限。。）
- 使用信息类（文件简历日期，最后一次修改日期）
2、文件存储空间的管理
- 空闲区表。
- 位示图。
- 空闲块链。
- 成组连接法。
作业管理
作业调度算法
- 先来先服务
- 短作业优先
- 响应比高优先
- 优先级调度算法
- 均衡调度算法