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操作系統(tǒng)學(xué)結(jié)
經(jīng)過(guò)一天半的戰(zhàn)斗，終于把操作系統(tǒng)概論這本書(shū)給拿下了。對(duì)于曾經(jīng)專業(yè)課學(xué)過(guò)一些電腦硬件知識(shí)的我來(lái)說(shuō)，這本書(shū)更加吸引我，以前一些聽(tīng)過(guò)的名詞或高大上的詞語(yǔ)在這本書(shū)上被詳細(xì)介紹了，看的非常有收獲。下面來(lái)總結(jié)下自己的收獲：
首先第一章引論，在這里首先介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括了軟件和硬件兩部分。
接下來(lái)就是第一章的重點(diǎn)：操作系統(tǒng)。如下圖：
當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)有windows、unix、linux等。微軟的windows系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的過(guò)程；從ms-dos---windows 3---windows 95---windows 98---windows nt---windows 2000，再到現(xiàn)在win7、8甚至win10，微軟始終在進(jìn)步。unix是一個(gè)通用的交互式分時(shí)操作系統(tǒng)，有at&t公司下屬的bell實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，在誕生后，源代碼就一直公開(kāi)，用戶可以參與到unix的升級(jí)中。unix的特點(diǎn)：1.短小精悍；2.可裝卸的多層次文件系統(tǒng)；3.可移植性好；4.網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)。linux是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的產(chǎn)品，繼承于unix，并做了很多改進(jìn)。
第一章總領(lǐng)了全書(shū)，后面的二三四五六章都是講的計(jì)算機(jī)的各種管理，總結(jié)如下圖：
在這里我把每章中的重點(diǎn)用紅色的顏色標(biāo)記出來(lái)了，這樣在精讀的時(shí)候就可以有重點(diǎn)的向外擴(kuò)散，抓住考點(diǎn)，征服考試。第一遍閱讀畫(huà)的有點(diǎn)粗糙，在精讀的時(shí)候再大大的豐富下。
操作系統(tǒng)學(xué)結(jié) [篇2]
這里的設(shè)備指的是i/o設(shè)備，即馮若依曼所提出的計(jì)算機(jī)五大部件的輸入/輸出部件，在五大部件中占其二，可想其重要行了，現(xiàn)在，開(kāi)始我的總結(jié)之旅了
i/o系統(tǒng)可以分為：微機(jī)i/o設(shè)備 和主機(jī)i/o設(shè)備。這兩個(gè)之間的區(qū)別和聯(lián)系，我還是不太清楚。感覺(jué)微機(jī)i/o比主機(jī)i/o要簡(jiǎn)單。
對(duì)i/o系統(tǒng)的管理有以下幾種管理方式：
程序控制方式：這種方式好比學(xué)51單片機(jī)編匯編時(shí)反復(fù)去檢測(cè)一個(gè)端口是否有要求的信號(hào)來(lái)一樣，簡(jiǎn)單，但對(duì)cpu利用率太太太太太低了。
中斷方式：這種方式應(yīng)該用的比較多吧，曾經(jīng)有老師在課堂上這樣形象地描繪中斷這個(gè)東西，比如說(shuō)你編程，突然，你的朋友來(lái)了個(gè)電話，很明顯，你不能置之不理，所以，你接了這個(gè)電話，掛電話之后，你就會(huì)返回剛才編程思路被打斷的地方，繼續(xù)編程了。但這種方式的致命缺點(diǎn)就是，每次傳送的數(shù)據(jù)量太少了，若要傳輸大量的設(shè)備，很明顯，設(shè)備將要進(jìn)行n多次的中斷，我們知道，我一次中斷，會(huì)保存當(dāng)前的psw，register等等信息，所以，是有開(kāi)銷的，若進(jìn)行很多次中斷，cpu的利用率同樣很多，因?yàn)�，很多cpu時(shí)間用到對(duì)中斷的處理上了。
dma方式：這種方式是現(xiàn)在廣泛運(yùn)用的管理方式了，向我們現(xiàn)在聽(tīng)說(shuō)的什么打開(kāi)dma啊之類的就是指的這個(gè)東西。dma全稱是directmemoryaccess(直接內(nèi)存讀寫(xiě))。它的優(yōu)點(diǎn)不用說(shuō)，因?yàn)橛衐irect，所以，是很快的。cpu僅僅是干預(yù)開(kāi)始和結(jié)束，其他一概由dma控制器來(lái)完成，所以，大大的節(jié)省了大量的cpu時(shí)間。
通道方式：通道完成主存儲(chǔ)器和外設(shè)之間的信息傳輸，由于通道這種東西平時(shí)沒(méi)看到過(guò)，對(duì)這種方式?jīng)]有什么理解，按照書(shū)上所說(shuō)，這加大了i/o和cpu并行工作的程度。想想也是，cpu僅僅控制通道，通道就可以控制mm和i/o設(shè)備之間的信息傳輸，在后面的章節(jié)中，課本對(duì)通道的工作過(guò)程有了更詳細(xì)的描述，就是cpu僅僅給出通道所要執(zhí)行的通道程序在內(nèi)存中的首地址，其余#url#的事情就有通道完成了，好像通道是一個(gè)附加的cpu，專門(mén)用來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ�，的確加大了并行工作的程度。
設(shè)備管理的目標(biāo)：提高設(shè)備利用率，為用戶提供方便，統(tǒng)一的界面。這里值得我好好理解。
這里的方便，指的是屏蔽設(shè)備的物理特性，用戶只需要知道操作而不必知道每一個(gè)設(shè)備具體的工作原理。這里的統(tǒng)一指的是不同的設(shè)備用統(tǒng)一的操作方式，這樣，用戶在操作的時(shí)候，對(duì)不同的設(shè)備，好像是用同一種操作命令，如winxp中對(duì)硬盤(pán)和u盤(pán)的操作好像是一樣的，比如同樣的復(fù)制命令等等，統(tǒng)一、簡(jiǎn)化了用戶的使用。把方便和統(tǒng)一結(jié)合起來(lái)看，就是讓用戶面對(duì)的不再是一個(gè)個(gè)的物理設(shè)備，而是一組具有相同特征的邏輯設(shè)備。
設(shè)備管理的主要技術(shù)：中斷技術(shù)，dma技術(shù)，通道技術(shù)，緩沖技術(shù)
android logcat 如何獲取輸出所有內(nèi)容？ 想要的東東沒(méi)有輸出
。我覺(jué)得前三個(gè)主要是通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而緩沖技術(shù)，借助硬件，主要是以某種算法，以軟件實(shí)現(xiàn)的。前面一直再說(shuō)硬件，現(xiàn)在開(kāi)始說(shuō)軟件了。
設(shè)備管理軟件的基本思想是分層構(gòu)造。想想也是#url#，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的目標(biāo)：為用戶提供方便，統(tǒng)一的界面，如果不通過(guò)分層的思想，層層抽象，是達(dá)不到這個(gè)目的的。
設(shè)備管理軟件的目標(biāo)：設(shè)備獨(dú)立性 和統(tǒng)一命名。設(shè)備獨(dú)立性可以這樣來(lái)理解，當(dāng)最底層的物理設(shè)備變化的時(shí)候，面向用戶的那一層軟件并不用變，因?yàn)�，它的下層的軟件把這種變化屏蔽了，具體的情況就是，當(dāng)硬件變化后，我們僅僅改變了驅(qū)動(dòng)程序，但驅(qū)動(dòng)程序與上層軟件的接口并沒(méi)有變，所以，我們的上層軟件就不用變化了。提高了軟件的復(fù)用。這個(gè)原理很像我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中學(xué)的三級(jí)模式，兩級(jí)映像，不光提供了物理獨(dú)立性，還提供了邏輯獨(dú)立性。統(tǒng)一命名比較難懂，通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明吧，在winxp中，西部數(shù)據(jù)和 邁拓的硬盤(pán)被當(dāng)作同樣的硬盤(pán)設(shè)備來(lái)使用，在unix中，i/o設(shè)備被當(dāng)作文件來(lái)處理，這樣，可以通過(guò)路徑來(lái)訪問(wèn)i/o設(shè)備。
操作系統(tǒng)學(xué)結(jié) [篇3]
1.聯(lián)機(jī)命令的類型：系統(tǒng)訪問(wèn)類型；磁盤(pán)操作類型；文件操作類型；目標(biāo)操作類型；通信類；其他命令
2.操作系統(tǒng)的目標(biāo)：方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開(kāi)放性。
3.操作系統(tǒng)的作用：os作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；os作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；os用作擴(kuò)充機(jī)器。
4.操作系統(tǒng)的基本特性：并發(fā)、共享、虛擬、異步。
5.操作系統(tǒng)的功能：處理機(jī)管理（進(jìn)程控制、進(jìn)程通信、調(diào)度）、存儲(chǔ)器管理（內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射、內(nèi)存擴(kuò)充。）、設(shè)備管理（緩沖管理、設(shè)備管理、設(shè)備處理）、文件管理（文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫(xiě)管理和保護(hù)）。
6.常見(jiàn)的操作系統(tǒng)接口有：命令接口、程序接口、圖形接口。
7.單緩沖和雙緩沖的區(qū)別：兩臺(tái)機(jī)器之間的通信，配置單緩沖則在任意時(shí)刻都只能實(shí)現(xiàn)但方向的數(shù)據(jù)傳輸，絕不允許雙方同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)。在兩臺(tái)機(jī)器中設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用作發(fā)送緩沖區(qū)，另一個(gè)用作接受緩沖區(qū)，可實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。
8.操作系統(tǒng)的定義：是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理的對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以及方便用戶使用的程序集合。
9.高級(jí)調(diào)度（長(zhǎng)度調(diào)度或作業(yè)調(diào)度）：用于決定把外存上處于后備隊(duì)列中那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為他們創(chuàng)建進(jìn)程，分配必要的資源，然后再將新創(chuàng)建的進(jìn)程排列到就緒隊(duì)列上，準(zhǔn)備執(zhí)行。
10.低級(jí)調(diào)度（進(jìn)程調(diào)度或短程調(diào)度）：用來(lái)決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程應(yīng)獲得處理機(jī)，然后再由分派程序執(zhí)行把處理機(jī)分配給該進(jìn)程的具體操作。
11.中級(jí)調(diào)度（中程調(diào)度）引入目的：為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。
12.進(jìn)程通信的類型：共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，消息傳遞系統(tǒng)，管道通信，信號(hào)量通信。
13.產(chǎn)生死鎖的原因：競(jìng)爭(zhēng)資源，進(jìn)程間推進(jìn)順序非法
14.產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件，環(huán)路等待條件。
15.預(yù)防死鎖：（1）摒棄“請(qǐng)求和保持”條件：若系統(tǒng)有足夠的資源分配給某進(jìn)程，便可把其需要的所有資源分配給該進(jìn)程，則該進(jìn)程在整個(gè)運(yùn)行期間，便不會(huì)提出資源請(qǐng)求，從而摒棄了請(qǐng)求條件，在分配資源時(shí)只要有一種資源不能滿足其進(jìn)程的要求，即使其余所需的各資源都空閑，也不分配給該進(jìn)程，而該進(jìn)程等待。由于該進(jìn)程的等待時(shí)間，他并未占有任何資源，因而也摒棄了保持條件，從而可以避免發(fā)生死鎖。（2）摒棄“不剝奪”條件：當(dāng)一個(gè)已經(jīng)保持了某些資源的進(jìn)程，在提出新的資源請(qǐng)求而不能立即得到滿足時(shí)，必須釋放它已經(jīng)保持了的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)，即某一進(jìn)程已經(jīng)占有的資源，在運(yùn)行中會(huì)被暫時(shí)的釋放掉，也可被認(rèn)為是被剝奪了，從而摒棄了不剝奪條件。（3）摒棄“環(huán)路等待”條件：所以進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按資源序號(hào)遞增的次序提出，這樣在所形成的資源分配圖中，不可能在出現(xiàn)環(huán)路，因而摒棄了環(huán)路等待條件。
16.為什么引入動(dòng)態(tài)重定位？如何實(shí)現(xiàn)？
答：為了在程序執(zhí)行過(guò)程中，每當(dāng)訪問(wèn)指令或數(shù)據(jù)時(shí)，將要訪問(wèn)的程序或數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址，所以引入了動(dòng)態(tài)重定位.可在系統(tǒng)中增加一個(gè)重定位寄存器，用它來(lái)裝入(存放)程序在內(nèi)存中的起始地址，程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問(wèn)的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重定位.
17.進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)，執(zhí)行狀態(tài)，和阻塞狀態(tài)。
18.進(jìn)程控制塊（pcb）的作用：使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序（數(shù)據(jù)），成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。
19.進(jìn)程控制塊的定義：是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
20.引入進(jìn)程的目的：為了使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。
21.引入線程的目的：為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的空開(kāi)銷，使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。
線程的屬性：輕型實(shí)體，獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位，可并發(fā)執(zhí)行，共享進(jìn)程資源。
22.分時(shí)系統(tǒng)的特征：多路性，獨(dú)立性，及時(shí)性和交互性。
23.進(jìn)程的特征：結(jié)構(gòu)特征，動(dòng)態(tài)性，并發(fā)性，獨(dú)立性和異步性。
24.多道批處理系統(tǒng)的特征：（1）提高cpu的利用率（2）提高內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備的利用率（3）增加系統(tǒng)吞吐量：多道性，無(wú)序性和調(diào)度性（4）宏觀上并行微觀上串行
優(yōu)缺點(diǎn)：資源利用率高，系統(tǒng)吞吐量大，平均周期長(zhǎng)，無(wú)交互能力；需解決的問(wèn)題：處理機(jī)管理問(wèn)題，內(nèi)存管理問(wèn)題，輸入輸出設(shè)備管理問(wèn)題，作業(yè)管理問(wèn)題
25.單道批處理系統(tǒng)含義：由于系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批地進(jìn)行的，且在內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)。單批道處理系統(tǒng)者在提高系統(tǒng)資源后利用率和系統(tǒng)吞吐量。
26.分時(shí)系統(tǒng)的定義：在一臺(tái)主機(jī)上接連了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤(pán)的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過(guò)自己的終端以交互方式使用計(jì)算機(jī)共享主機(jī)中的資源。分時(shí)系統(tǒng)是為了滿足用戶要求所形成的一種新型os.
27.實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運(yùn)行。
28.傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：模塊化的os結(jié)構(gòu)，分層式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（能有效地支持多處理機(jī)運(yùn)行，所以非常適用于分布式系統(tǒng)環(huán)境，具有以微內(nèi)核為操作系統(tǒng)核心，以客戶/服務(wù)為基礎(chǔ)，并采用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的特征）。
29.程序的并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)：宏觀下程序并行和微觀下程序串行
30.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法：周轉(zhuǎn)時(shí)間=完成時(shí)間-到達(dá)或提交時(shí)間
帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間/服務(wù)時(shí)間
31.常用的幾種實(shí)時(shí)調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即edf算法，最低松弛優(yōu)先即llf算法
32.多處理器系統(tǒng)的類型：緊密耦合mps和松弛耦合mps，對(duì)稱多處理器系統(tǒng)和非對(duì)稱多處理器系統(tǒng)
34.死鎖的解除：剝奪資源，撤銷進(jìn)程
35.內(nèi)存的連續(xù)分配方式：?jiǎn)我贿B續(xù)分配；固定分區(qū)分配；動(dòng)態(tài)分區(qū)分配；動(dòng)態(tài)重定位分配。
36.動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法間的區(qū)別：（1）首次適應(yīng)算法ff:分配內(nèi)存時(shí)，順序查找，直到找到滿足要求的空閑分區(qū)為止，優(yōu)先利用內(nèi)存中的低址空閑區(qū)為大作業(yè)的內(nèi)存空間創(chuàng)造了條件，每次都從開(kāi)頭找，增加查找空閑分區(qū)時(shí)的開(kāi)銷。（2）循環(huán)首次適應(yīng)算法：從上次找到的空閑分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開(kāi)始查找，直到找到一個(gè)能滿足要求的空閑分區(qū)，從中劃出一塊與請(qǐng)求大小相等的的內(nèi)存空間分配給作業(yè)，使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布均勻，減少查找空閑分區(qū)的開(kāi)銷，但會(huì)缺乏大的空閑分區(qū)。（3）最佳適應(yīng)算法：所有空閑分區(qū)按容量從小到大順序排列，每次分配內(nèi)存時(shí)，把能滿足要求且最小的空閑分區(qū)分配給作業(yè)。但會(huì)留下許多難以利用的小空閑區(qū)。
37.引起進(jìn)程阻塞和喚醒的事件：請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)；啟動(dòng)某種操作；新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；無(wú)新工作可做。
38.阻塞原語(yǔ)：block()；喚醒原語(yǔ)：wakeup()；掛起原語(yǔ)：suspend()；激活原語(yǔ)：active()
39.臨界區(qū)：每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼。
40.進(jìn)程同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則：空閑讓進(jìn)；忙則等待；有限等待；讓權(quán)等待。
41.p、v操作：wait(s):while s≤0 do no-op
s:=s-1;
signal(s): s:=s+1;
42.文件的邏輯結(jié)構(gòu)是指從用戶的觀點(diǎn)出發(fā)所觀察到的文件組織形式，也就是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于物理特性。有記錄式文件和流式文件。
43.文件的物理結(jié)構(gòu)則是指文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式，與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)。有連續(xù)文件、串連文件、索引文件。
44.什么是分頁(yè)？什么是分段？二者主要有何區(qū)別？
答：分頁(yè)是將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間分成若干大小相等的部分，每一部分稱作頁(yè)面。
分段是一組邏輯信息的集合，即一個(gè)作業(yè)中相對(duì)獨(dú)立的部分。
分頁(yè)和分段的主要區(qū)別是：分頁(yè)和分段都采用離散分配的方式，且都要通過(guò)地址映射機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點(diǎn)；不同點(diǎn)：頁(yè)是信息的物理單位，段是信息的邏輯單位；頁(yè)的大小是由系統(tǒng)固定的，段的長(zhǎng)度因段而異，由用戶決定；分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，分段的作業(yè)地址空間是二維的
45.spooling（假脫機(jī)操作）定義：在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作。
46.spooling技術(shù)是對(duì)脫機(jī)輸入、輸出系統(tǒng)的模擬。
47.spooling系統(tǒng)的特點(diǎn)：提高了i/o的速度；將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備；實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能
操作系統(tǒng)學(xué)結(jié) [篇4]
1.進(jìn)程通信的方式
進(jìn)程通信ipc——inter process communication，通信方式主要有：
管道pipe，管道是一種半雙工單向通信的方式，適用于親緣關(guān)系的進(jìn)程，通常指父進(jìn)程與子進(jìn)程。有名管道named pipe，與管道類似，不同在于它適用于所有的進(jìn)程，而不知是親緣關(guān)系進(jìn)程。
信號(hào)量semophone，某個(gè)資源可能會(huì)被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)，為了保證進(jìn)程不沖突，使用信號(hào)量來(lái)確保同一時(shí)間只有一個(gè)進(jìn)程在訪問(wèn)資源。通常是一種鎖機(jī)制，用來(lái)使進(jìn)程與進(jìn)程或同一進(jìn)程間多個(gè)線程同步。
消息隊(duì)列message queue，存放于內(nèi)核中。
信號(hào)signal，用來(lái)通知某個(gè)接受進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。
共享內(nèi)存shared memory，有一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建出一片共享的內(nèi)存塊，可被其他進(jìn)程訪問(wèn)，是最快的ipc方式。
套接字socket，socket是一種通信接口，通常適用于internet的通信。
2.線程同步的幾種方式
臨界區(qū)，當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)獨(dú)占資源時(shí)，臨界區(qū)保證了同一時(shí)間只有一個(gè)線程在訪問(wèn)，其他線程會(huì)被掛起，知道訪問(wèn)進(jìn)程退出臨界區(qū)，在由其他線程競(jìng)爭(zhēng)。
互斥量，類似于臨界區(qū)，不同的是互斥量支持進(jìn)程兼得同步，而臨界區(qū)是線程間的。
事件，某個(gè)事件發(fā)生后，可以去執(zhí)行接下來(lái)的任務(wù)，允許進(jìn)程在執(zhí)行某個(gè)事件后，喚醒其他進(jìn)程去執(zhí)行任務(wù)。
信號(hào)量，當(dāng)需要限制訪問(wèn)共享資源的線程個(gè)數(shù)時(shí)，使用信號(hào)量，信號(hào)量通過(guò)使用pv操作來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。
3.線程實(shí)現(xiàn)的方式
線程分為內(nèi)核線程kst（kernal support thread）與用戶線程ult（user level thread）。
內(nèi)核線程由系統(tǒng)創(chuàng)建，管理，調(diào)度，所以系統(tǒng)回為線程安排時(shí)間片，一旦某個(gè)線程阻塞，不會(huì)影響其他線程，但是內(nèi)核線程有內(nèi)核管理，線程的創(chuàng)建以及用戶態(tài)/內(nèi)核態(tài)的模式切換代價(jià)都比較大，所以效率比較低。
用戶線程是由用戶程序來(lái)進(jìn)行創(chuàng)建，調(diào)度，管理。相對(duì)于內(nèi)核線程來(lái)說(shuō)，更加靈活，由于是在用戶態(tài)上的管理，所以代價(jià)比內(nèi)核管理要少，效率更高，缺點(diǎn)是并發(fā)性不足，一旦一個(gè)線程進(jìn)入阻塞態(tài)，那么其他線程都會(huì)阻塞，因?yàn)橛脩艟�程沒(méi)有時(shí)間片的概念。
4.用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的區(qū)別
用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)是操作系統(tǒng)運(yùn)行的兩種級(jí)別，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)入內(nèi)核代碼中，稱其處于內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核態(tài)下cpu處于擁有系統(tǒng)最高權(quán)限的內(nèi)核代碼中，執(zhí)行內(nèi)核代碼會(huì)用到當(dāng)前進(jìn)程的內(nèi)核棧，每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)核棧；當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶代碼的時(shí)候，cpu處于系統(tǒng)最低權(quán)限的用戶代碼中運(yùn)行。
內(nèi)核態(tài)下cpu可以執(zhí)行任何指令，用戶態(tài)下只能執(zhí)行非特權(quán)指令。內(nèi)核態(tài)可以隨時(shí)切換到用戶態(tài)，而用戶態(tài)切換大內(nèi)核態(tài)只有通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用和中斷才行。一般一個(gè)程序是先在用戶態(tài)下執(zhí)行，需要使用系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，通過(guò)軟中斷來(lái)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)。
5.用戶棧和內(nèi)核棧的區(qū)別
轉(zhuǎn)：內(nèi)核創(chuàng)建進(jìn)程，會(huì)為進(jìn)程創(chuàng)建兩個(gè)棧，用戶棧和內(nèi)核棧。用戶�！嬖谟谟脩艨臻g，當(dāng)進(jìn)程出于用戶態(tài)時(shí)cpu堆棧指針寄存器存放用戶棧的地址，使用用戶棧；當(dāng)進(jìn)程出于內(nèi)核態(tài)時(shí)，cpu堆棧指針寄存器存放內(nèi)核棧地址，使用內(nèi)核棧。
當(dāng)由用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)時(shí)，首先將用戶棧地址存在內(nèi)核棧，然后讓cpu堆棧指向內(nèi)存棧；由內(nèi)核態(tài)切換到用戶態(tài)，將內(nèi)核棧保存的用戶棧地址回復(fù)為cpu堆棧指針內(nèi)容即可。
我們是如何知道內(nèi)核地址的呢？關(guān)鍵在于進(jìn)程從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)換后，內(nèi)核棧總是空的，因?yàn)橛脩魬B(tài)使用用戶棧，轉(zhuǎn)換到內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核棧保存進(jìn)程在內(nèi)核中運(yùn)行的信息。但是進(jìn)程從內(nèi)核態(tài)再到用戶態(tài)時(shí)，內(nèi)核棧就會(huì)被清空。（這個(gè)我認(rèn)為是因?yàn)橛脩魬B(tài)的權(quán)限原因，無(wú)法獲取內(nèi)核態(tài)的信息，所以為空）所以進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，只需將內(nèi)核棧棧頂?shù)刂吩O(shè)置為cpu堆棧內(nèi)容。
操作系統(tǒng)學(xué)結(jié) [篇5]
進(jìn)程
為描述和有效控制多個(gè)程序的并發(fā)執(zhí)行，引入“進(jìn)程”。什么是進(jìn)程呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，進(jìn)程就是程序運(yùn)行的一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)體。打個(gè)比方，如果把程序比作是菜譜，那么進(jìn)程就是廚師（可以比作操作系統(tǒng)）炒菜的全過(guò)程。一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程。另外再提一下線程的概念，進(jìn)程是線程的容器，進(jìn)程向操作系統(tǒng)申請(qǐng)資源，而運(yùn)行在進(jìn)程下的（多個(gè)線程）則直接使用該進(jìn)程所擁有的資源。就是說(shuō)進(jìn)程為其內(nèi)的多個(gè)線程提供了各種資源和環(huán)境，這些線程在進(jìn)程下可以方便的切換、通信和共享數(shù)據(jù)而不用操作系統(tǒng)的介入進(jìn)而效率大大提高；相比之下，進(jìn)程的切換、通信和共享數(shù)據(jù)要麻煩得多，需要切換到“管態(tài)”，耗費(fèi)大量的系統(tǒng)開(kāi)銷。
進(jìn)程由三部分組成，代碼段、數(shù)據(jù)段和pcb。結(jié)構(gòu)如下圖所示。
進(jìn)程調(diào)度
進(jìn)程調(diào)度主要是幾種經(jīng)典的算法，注意在了解算法之前應(yīng)該清楚目標(biāo)是什么。目標(biāo)主要考慮四方面：公平性，cpu利用率，系統(tǒng)吞吐量，進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間。用戶要求響應(yīng)時(shí)間盡量地短，系統(tǒng)則要求系統(tǒng)吞吐量高、cpu利用率高、各類資源平衡利用。
fcfs，先來(lái)先服務(wù)，最簡(jiǎn)單的算法，基于fifo隊(duì)列。明顯的缺點(diǎn)就是對(duì)短進(jìn)程不公平，想象一下，你去超市只買(mǎi)一袋牛奶，而你前面排著10個(gè)人，每個(gè)人都是一大車(chē)的東西。
spf短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度是對(duì)fcfs的改進(jìn)，有效地降低了平均等待時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞吐量（很適合批處理系統(tǒng)）。但是缺點(diǎn)就是對(duì)長(zhǎng)進(jìn)程不利，甚至?xí)I死長(zhǎng)進(jìn)程（永遠(yuǎn)執(zhí)行不到——在1973年關(guān)閉mit的ibm7094時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)低優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程是1967年提交的但一直都未運(yùn)行）。該調(diào)度算法的最大難點(diǎn)在于對(duì)還沒(méi)有執(zhí)行的進(jìn)程，怎樣才能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)它的執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)短，怎么選出“最短進(jìn)程”，書(shū)上說(shuō)是根據(jù)用戶提交時(shí)的估計(jì)，其實(shí)我覺(jué)得還可以建立模型進(jìn)行估算（比如pcb中的數(shù)據(jù)信息可以搜集起來(lái)作為歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)未執(zhí)行的進(jìn)程），但無(wú)論如何都存在著不準(zhǔn)確性和巨大開(kāi)銷的危機(jī)。
高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法，有效地分清任務(wù)的輕重緩急。打個(gè)比方，你用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一個(gè)圖標(biāo)，但是為了完成之前的事件，“鼠標(biāo)點(diǎn)擊”事件不得不等待，想想看，一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)擊都要等個(gè)10分鐘那將是多大的災(zāi)難啊！ 基于響應(yīng)比的優(yōu)先權(quán)是比較理想的一種調(diào)度，但又不可避免地帶來(lái)系統(tǒng)頻繁計(jì)算響應(yīng)比的開(kāi)銷。
時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法有很好的交互性，其主要問(wèn)題是上下文切換需要額外系統(tǒng)開(kāi)銷，由此時(shí)間片大小的設(shè)置很重要。多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法基于時(shí)間片算法，動(dòng)態(tài)地確定各進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)并根據(jù)優(yōu)先權(quán)的不同設(shè)置不同大小的時(shí)間片獲得了很好的性能。
進(jìn)程同步
如何訪問(wèn)臨界資源是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。如圖所示。
注意到，先申請(qǐng)資源信號(hào)量，再申請(qǐng)互斥信號(hào)量，互斥信號(hào)量嚴(yán)格地配對(duì)，資源性信號(hào)量交叉配對(duì)。（如果先申請(qǐng)互斥信號(hào)量呢？——申請(qǐng)到使用權(quán)的進(jìn)程，如果阻塞等待資源時(shí)，將永遠(yuǎn)阻塞！）另外，注意讀并發(fā)程序的方法。
死鎖問(wèn)題
由于多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)資源而引發(fā)的問(wèn)題。死鎖發(fā)生的四個(gè)必要條件：1.互斥；2.請(qǐng)求和保持：一個(gè)進(jìn)程占有一些資源而等待其他進(jìn)程的資源；3.不剝奪；4.環(huán)路等待。
解決方法
1. 預(yù)防死鎖：系統(tǒng)通過(guò)事先破壞死鎖的一個(gè)或者若干個(gè)必要條件。
互斥條件是不能破壞的，否則并發(fā)執(zhí)行就沒(méi)有意義了。
對(duì)于“請(qǐng)求保持”的破壞，可以要求進(jìn)程要么一次性申請(qǐng)到所需所有資源然后一次性釋放，要么等待，這樣很顯然會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，因?yàn)閷?duì)于很多資源進(jìn)程可能只需要用一會(huì)兒，可是由于還有資源需要用而閑置那些已用完的資源。
對(duì)于“不剝奪”的破壞，很可能造成極大的系統(tǒng)資源和不必要的開(kāi)銷，因?yàn)槿绻麆儕Z了進(jìn)程對(duì)資源的使用權(quán)很可能要撤銷很多之前的操作，很多工作都白費(fèi)。
對(duì)于“環(huán)路等待”的破壞，則需要進(jìn)程按照嚴(yán)格的順序執(zhí)行。
2. 避免死鎖：引進(jìn)“安全系統(tǒng)”的概念，用銀行家算法可以有效地避免死鎖。
3. 檢測(cè)和解除:利用資源分配圖檢測(cè)死鎖狀態(tài)（實(shí)現(xiàn)時(shí)構(gòu)造類似于銀行家算法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），然后解除死鎖（兩種方法：剝奪；撤銷進(jìn)程）。
進(jìn)程間的通信
進(jìn)程間估計(jì)通信機(jī)制可歸結(jié)為三類：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)和管道通信。
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