初级程序员软考重点4 操作系统

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初级程序员软考重点4 操作系统

一、概述

1. 操作系统五大组成部分

  • 进程管理
  • 存储管理
  • 设备管理
  • 文件管理
  • 作业管理

2. 操作系统的分类

(1)批处理操作系统


又分为单道批处理操作系统(一种早期的操作系统)、多道批处理操作系统(一次多个作业进入内存,宏观上并行但微观还是串行)。

(2)分时操作系统

一个计算机与多个终端设备连接,CPU轮流为各个终端的用户服务,特点是多路性、独立性、交互性、及时性。

(3)实时操作系统

又分为实时控制系统和实时信息处理系统,交互能力要求不高、可靠性高、响应速度要快,通用性一般不太好。

(4)网络操作系统

网络操作系统是使联网计算机能方便、有效地共享网络资源,主要是高效、可靠的网络通信、对网络共享设备有效管理、提供电子邮件、文件传输、共享硬盘和打印机等服务。

(5)分布式操作系统

网络操作系统更高级的表现形式,由多个分散的计算机经连接而成的计算机系统,系统中的计算机无主次之分,任意两台计算机可以通过通信交换信息。通常,为分布式计算机系统配置的系统称为分布式操作系统,具有透明性、可靠性、高性能等特性。

(6)微型计算机操作系统

常见的Windows、MacOS、Linux。

(7)嵌入式操作系统

运行在嵌入式智能芯片环境中,特点有:

  • 微型化
  • 可定制
  • 实时性
  • 可靠性
  • 易移植性
    常见的嵌入式操作系统有: VxWorks,uClinux、PalmOS、WindowsCE等。

二、进程管理

又称为处理机管理。

1. 进程的三态模型


阻塞态也称为等待、睡眠状态,表示一个进程正在等待某一事件发生。

2. 进程的五态模型

3. 进程调度

4. 信号量机制

信号量S:信号量是一个整形变量和一个等待队列;信号量除了初始化,只能进行P操作和V操作。
S>=0: 表示资源可用数,
S<0:这时S的绝对值表示排队进程数。
如果有n个资源、m个进程来申请,每个进程需要一个资源,这时信号量的范围为:
n − m 到 n n-m 到 n nmn

5. 死锁

多个进程在运行过程中争夺互斥资源和软件资源(如进程表、临界区等)时造成的一种僵局。
n个进程,每个进程至少需要m个资源,要避免死锁的临界情况,则:
资 源 数 = n ∗ ( m − 1 ) + 1 资源数 = n*(m-1)+1 =n(m1)+1

6. 同步和互斥

进程通信时:

  • 同步指直接制约;
  • 互斥指申请临界资源间接制约。

7. 信号量操作

  • P : 申请一个资源,即 S=S-1
  • V : 释放一个资源,即 S=S+1

当S>0时表示已经没有等待进程,资源过剩。

示例: 多进程共享一台打印机,信号量S初始值为1(即打印机资源)

  • P(S): 使用打印机
  • V(S): 释放资源
  1. 文件1打印,P(S)操作,导致变化:S=S-1 =>0,可以使用打印机;
  2. 文件2打印,P(S)操作,导致变化:S=S-1 =>-1小于0,进入排队队列;
  3. 文件3打印,P(S)操作,导致变化:S=S-1 =>-2小于0,进入排队队列;
  4. 文件1释放资源,V(S)操作, 此时: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释放资源,V(S)操作,此时:文件3:S=S+1=>0,可以打印。

8. 同步模型

  • 单缓冲区生产者、消费者问题
  • 多缓冲区生产者、消费者问题

    市场容量S,单缓冲区时S=1。
    P(s1)表示生产一个产品,放入市场;
    P(s2)再生产一个产品,要进行排队;

三、存储管理

1. 基本概念

相对地址/虚地址/逻辑地址:
在目标程序中,程序指令和数据的位置是基于一个0地址的相对位置。
相对地址要通过地址再定位转换成物理地址。

2. 分区存储管理

3. 分页存储管理

把程序分成同样大小的多个部分,每个部分称为一页;
物理地址分成多个块;
用一个页表记录每个页放在哪个块里,页表的格式是:
-页号—页内地址
31 - 12 11 ----- 0

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。

4. 分段存储管理

表示方法: 段-页-页内地址

5. 段页式存储管理

先分段、每个段再进行分页。

6. 虚拟存储管理

利用外部存储作内部存储用。

四、设备管理

重点是磁盘管理,硬盘的寻址信息由硬盘驱动号、圆柱面号、碰头号、数据块号及交换量组成。
驱动调度:先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、单向扫描调度算法。

  1. 磁道搜索(寻道时间)
  2. 扇区搜索
  3. 数据搜索

1. 先来先服务

五、文件管理

用户级:最高Administrator.

六、作业管理

1. 作业调度

  • 先来先服务
  • 短作业优先
  • 响应比高优先
  • 优先级调度
  • 均衡调度

2. 用户界面设计原则:

  • 方便用户操作、操作简单、人性化……

以上是关于初级程序员软考重点4 操作系统的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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