软件设计师备考（二）——操作系统基础知识

秒速五厘米 2022-09-12 06:46 234阅读 0赞

### 操作系统基础知识 ###

*  一、思维导图
 *  二、进程管理
 *   *  1、前驱图
     *  2、进程的状态及转换
     *  3、进程间的通信
     *  4、死锁问题
     *   *  （1）死锁产生的原因
         *  （2）产生死锁的4个必要条件
         *  （3）避免死锁
         *  （4）预防死锁
 *  三、存储管理
 *   *  1、分区存储组织
     *  2、页式存储组织
     *  3、段式存储地址
     *  4、段页式存储
     *  5、页面置换算法
 *  四、文件管理
 *   *  1、索引文件结构
     *  2、相对路径与绝对路径
     *  3、空闲存储空间的管理
 *  五、设备管理
 *  六、微内核操作系统

# 一、思维导图 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

# 二、进程管理 #

## 1、前驱图 ##

前驱图是一个有向无循环图，由节点与节点间的有向边组成，节点代表各程序段的操作，节点间的有向边表示前驱关系。  
考点：通常与PV操作结合考察。

## 2、进程的状态及转换 ##

就绪状态、运行状态、阻塞状态，三者之间的转换图为：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## 3、进程间的通信 ##

**同步**  
相互合作的进程在某些点上协调他们的工作，当一个进程到达这些点时，如果另一个合作进程没有完成某些操作，则需要停下来等待这些操作结束。  
**互斥**  
有些资源只能供一个进程使用，则都需要该资源的进程就成为了互斥关系。  
同步是合作进程间的直接制约问题，互斥是申请临界资源进程间的间接制约问题。  
**信号量PV操作**

## 4、死锁问题 ##

### （1）死锁产生的原因 ###

两个以上进程互相因要求对方已经占有的资源，导致无法运行下去的现象。

### （2）产生死锁的4个必要条件 ###

1、互斥条件  
资源一次仅允许一个进程使用。  
2、请求和保持条件  
已经获得部分资源后又请求资源被堵塞。  
3、不可剥夺条件  
资源在使用过程中不可被剥夺，只能使用完自己释放。  
4、环路条件  
发生死锁时，在进程资源有向图中必定构成环路。

### （3）避免死锁 ###

银行家算法

### （4）预防死锁 ###

预先静态资源分配法和资源有序分配法

# 三、存储管理 #

## 1、分区存储组织 ##

（1）固定分区  
（2）可变分区  
系统利用空闲分区表来管理主存中的空闲分区，请求和释放分区可以采用最佳适应算法、最差适应算法、首次适应算法、循环首次适应算法4种分配策略。  
（3）可重定位分区

## 2、页式存储组织 ##

考点：主要考察物理地址与逻辑地址之间的转换。  
（1）高级程序语言使用逻辑地址，运行状态，内存中使用物理地址。  
（2）优缺点  
优点：利用率高、产生的碎片小、分配及管理简单；  
缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象；

## 3、段式存储地址 ##

（1）优点：多道程序共享内容，各程序段修改互不影响；  
（2）缺点：内存利用率低，内存浪费大；

## 4、段页式存储 ##

先分段再分页。  
空间浪费小、存储共享容易，但管理的软件增加、开销大、速度慢。

## 5、页面置换算法 ##

先进先出算法（FIFO）  
最近最久未使用算法（LRU）

# 四、文件管理 #

## 1、索引文件结构 ##

目的是扩充自己的存储容量，但索引等级越高访问的效率越低。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## 2、相对路径与绝对路径 ##

相对路径从当前路径开始；绝对路径从盘符开始。

## 3、空闲存储空间的管理 ##

（1）空闲区表法  
（2）位示图  
字从1开始算，第1个字；  
位从0开始算，第0位置；  
（3）空闲块链  
（4）成组链接法

# 五、设备管理 #

（1）数据传输控制方式（内存与外设之间）  
**程序控制方式**（程序查询方式）  
**程序中断方式**（效率比程序控制方式高）  
**DMA直接存储访问**（不需要CPU介入）  
（２）虚设备与SPOOLing技术  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

# 六、微内核操作系统 #

（1）概念：将图形系统、文件系统、设备驱动及通信功能放在内核之外。  
（2）优点：便于裁剪与移植、系统可靠性、稳定性和安全性高，用于分布式系统。  
（3）部署图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: /images/20220828/f196d9e81d444e40918ecb751e1fd43c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/c13ecd916b2949a3b921e41a984c31fe.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/1031a0a002164e7c9087118e5bc909da.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/7e0703a4865d42058f738316146cc2e4.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20220828/962ffe4ebb9541b5aac4b60a65e8e354.png