软考分类精讲-操作系统

操作系统—概述

• 管理系统的硬件、软件、数据资源
• 控制程序运行
• 人机之间的接口
• 应用软件与硬件之间的接口
• 进程管理
• 存储管理
• 文件管理
• 作业管理
• 设备管理

内容提要

• 进程管理
  • 进程的状态
  • 前趋图
  • 信号量和PV操作
  • 死锁及银行家算法
• 存储管理
  • 段页式存储
  • 页面置换算法
• 文件管理
  • 绝对路径与相对路径
  • 索引文件
  • 位示图
• 作业管理
• 设备管理 :虚设备与SPOOLING技术
• 微内核操作系统
• 嵌入式操作系统

进程管理—进程的状态

进程管理—前趋图

进程管理—进程的同步与互斥

进程管理—进程的同步与互斥

进程管理—PV操作

• 临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源，如打印机、磁带机等
• 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
• 信号量：是一种特殊的变量

进程管理—死锁问题

进程管理师操作系统的核心，但如果设计不当，就会出现死锁的问题。如果一个进程在等待一件不 可能发生的事，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

进程管理—银行家算法

• 当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程
• 进程可以分期请求资源，单请求的总数不能超过最大需求量
• 当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的请求可以推迟分 配，但总能使进程在有限的时间里得到资源

操作系统—页式存储组织

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

• 优点：利用率高，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

操作系统—段式存储组织

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，段的 长度可以不一样。

• 优点：多道程序共享内存，各段程序修改互不影响
• 缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大

操作系统—段页式存储组织

段页式存储：段式与页式的综合体，先分段，再分页。1个程序有若干个段，每 个段中可以有若干个页，每个页的大小相同，但每个段的大小不同。

• 优点：空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接
• 缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内 容也有所增加，使得执行速度大大下降

存储管理—快表

• 快表示一块小容量的相联存储器（Associative Memory）,由高速缓存器组成， 速度快，并且可以从硬件上保证按内容并行查找，一般用来存放当前访问最频繁 的少数活动页面的页号。
• 快表：将页表存于Cache上；慢表：将页表存于内存上。

文件管理—索引文件结构

操作系统—文件和树型目录结构

• 文件属性
  • R只读文件属性
  • A存档属性
  • S系统文件
  • H隐藏文件
• 文件名的组成
  • 驱动器号
  • 路径主文件名
  • 扩展名

绝对路径：是从盘符开始的路径。 相对路径：是从当前路径开始的路径。 若当前目前为：D1，要求F2路径，则：绝对路径：/D1/W2/F2，相对路径：W2/F2

文件管理—空闲存储空间的管理

设备管理—数据传输控制方式

• 程序控制（查询）方式：分为无条件传送和程序查询方式两种。 方法简单，硬件开销小，但 I/O能力不高，严重影响CPU的利用率。
• 程序中断方式：与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而 提高了传输请求的响应速度。
• DMA方式：DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、批量数据交 换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效。
• 通道方式
• I/O处理机

设备管理—虚设备与SPOOLING技术

微内核操作系统