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軟考指令周期

科技 更新时间:2024-12-27 13:55:49
一、概述1. 操作系統五大組成部分
  • 進程管理
  • 存儲管理
  • 設備管理
  • 文件管理
  • 作業管理
2. 操作系統的分類(1)批處理操作系統

軟考指令周期(軟考重點4操作系統)1

又分為單道批處理操作系統(一種早期的操作系統)、多道批處理操作系統(一次多個作業進入内存,宏觀上并行但微觀還是串行)。

(2)分時操作系統

一個計算機與多個終端設備連接,CPU輪流為各個終端的用戶服務,特點是多路性、獨立性、交互性、及時性。

(3)實時操作系統

軟考指令周期(軟考重點4操作系統)2

又分為實時控制系統和實時信息處理系統,交互能力要求不高、可靠性高、響應速度要快,通用性一般不太好。

(4)網絡操作系統

網絡操作系統是使聯網計算機能方便、有效地共享網絡資源,主要是高效、可靠的網絡通信、對網絡共享設備有效管理、提供電子郵件、文件傳輸、共享硬盤和打印機等服務。

(5)分布式操作系統

網絡操作系統更高級的表現形式,由多個分散的計算機經連接而成的計算機系統,系統中的計算機無主次之分,任意兩台計算機可以通過通信交換信息。通常,為分布式計算機系統配置的系統稱為分布式操作系統,具有透明性、可靠性、高性能等特性。

(6)微型計算機操作系統

常見的Windows、MacOS、Linux。

(7)嵌入式操作系統

運行在嵌入式智能芯片環境中,特點有:

  • 微型化
  • 可定制
  • 實時性
  • 可靠性
  • 易移植性常見的嵌入式操作系統有: VxWorks,uClinux、PalmOS、WindowsCE等。
二、進程管理

又稱為處理機管理。

1. 進程的三态模型

軟考指令周期(軟考重點4操作系統)3

阻塞态也稱為等待、睡眠狀态,表示一個進程正在等待某一事件發生。

2. 進程的五态模型3. 進程調度4. 信号量機制

信号量S:信号量是一個整形變量和一個等待隊列;信号量除了初始化,隻能進行P操作和V操作。S>=0: 表示資源可用數,S<0:這時S的絕對值表示排隊進程數。如果有n個資源、m個進程來申請,每個進程需要一個資源,這時信号量的範圍為:n − m 到 n n-m 到 nnmn

5. 死鎖

多個進程在運行過程中争奪互斥資源和軟件資源(如進程表、臨界區等)時造成的一種僵局。n個進程,每個進程至少需要m個資源,要避免死鎖的臨界情況,則:資源數 = n ∗ ( m − 1 ) 1 資源數 = n*(m-1) 1資源數=n∗(m−1) 1

6. 同步和互斥

進程通信時:

  • 同步指直接制約;
  • 互斥指申請臨界資源間接制約。
7. 信号量操作
  • P : 申請一個資源,即 S=S-1
  • V : 釋放一個資源,即 S=S 1

軟考指令周期(軟考重點4操作系統)4

當S>0時表示已經沒有等待進程,資源過剩。

示例: 多進程共享一台打印機,信号量S初始值為1(即打印機資源)

  • P(S): 使用打印機
  • V(S): 釋放資源
  1. 文件1打印,P(S)操作,導緻變化:S=S-1 =>0,可以使用打印機;
  2. 文件2打印,P(S)操作,導緻變化:S=S-1 =>-1小于0,進入排隊隊列;
  3. 文件3打印,P(S)操作,導緻變化:S=S-1 =>-2小于0,進入排隊隊列;
  4. 文件1釋放資源,V(S)操作, 此時:文件2:S=S 1=>0,文件3:S=S 1=>-1,文件2可以打印;
  5. 文件2釋放資源,V(S)操作,此時:文件3:S=S 1=>0,可以打印。
8. 同步模型
  • 單緩沖區生産者、消費者問題
  • 多緩沖區生産者、消費者問題市場容量S,單緩沖區時S=1。P(s1)表示生産一個産品,放入市場;P(s2)再生産一個産品,要進行排隊;
三、存儲管理1. 基本概念

相對地址/虛地址/邏輯地址:在目标程序中,程序指令和數據的位置是基于一個0地址的相對位置。相對地址要通過地址再定位轉換成物理地址。

2. 分區存儲管理3. 分頁存儲管理

把程序分成同樣大小的多個部分,每個部分稱為一頁;物理地址分成多個塊;用一個頁表記錄每個頁放在哪個塊裡,頁表的格式是:-頁号—頁内地址31 - 12 11 ----- 0

優點:利用率高、碎片小,分配及管理簡單;缺點:增加了系統開銷,可能産生抖動現象。

4. 分段存儲管理

表示方法: 段-頁-頁内地址

5. 段頁式存儲管理

先分段、每個段再進行分頁。

6. 虛拟存儲管理

利用外部存儲作内部存儲用。

四、設備管理

重點是磁盤管理,硬盤的尋址信息由硬盤驅動号、圓柱面号、碰頭号、數據塊号及交換量組成。驅動調度:先來先服務、最短尋道時間優先、掃描算法、單向掃描調度算法。

  1. 磁道搜索(尋道時間)
  2. 扇區搜索
  3. 數據搜索
1. 先來先服務五、文件管理

用戶級:最高Administrator.

六、作業管理1. 作業調度
  • 先來先服務
  • 短作業優先
  • 響應比高優先
  • 優先級調度
  • 均衡調度
2. 用戶界面設計原則:
  • 方便用戶操作、操作簡單、人性化……
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