操作系统考研笔记

计算

计算文件占多少个簇号

先找到起始号然后一直往下找，直到遇到值为FFT的表项号为止

缺页次数

CLOCK页面淘汰算法

页式存储管理系统

比如说一个块是4KB，那么也就是2^12次方，所以要用16位，这是块内地址尾数，然后块号要用4位来表示

比如说逻辑地址是[0,72]，但是第一位对应的是主存的第9块，那么实际内存地址就是1001 0000 0000 0100 1000

磁盘各种调度算法汇总

FCFS（先来先服务 First Come First Serve）（只有这个是不偏心的）

SSTF（最短寻找时间优先 Shortest Seek Time First）

SCAN（扫描）

先找最近的，然后直接移动到那一端

C-SCAN（循环扫描）

单向服务，走完一端快速到另一端啥也不服务，然后再走过去

LOOK

改进了SCAN和C-SCAN，不用非得到另一端，只用到最远的那个即可

磁盘存取时间

存取时间 = 寻到时间 + 延迟时间 + 传输时间

平均延迟时间为旋转半周的的时间

文件系统最大文件可以达到多少

会有各种什么直接索引，二次间接索引什么的。

例：物理块大小是2KB，每个索引项占用4个字节（即4B），有8个直接索引项，1个一次间接索引项，1个二次间接索引项，最大怎么算？
$$
8*2KB + (2KB/4B)2KB + (2KB/4B)(2KB/4B)*2KB\
2KB/4B代表一个物理块能有多少个索引
$$

段页式存储系统访问内存次数

段页式如果想成功拿出数据要访问三次内存，第一次访问段表，得到页表地址；第二次访问页表，取得该页所在的物理地址；第三次访问物理地址拿到数据；但是，如果发生了越界就会次数变少，比如段越界，比如段只有0-7你想访问8，那就访问0次；如果页越界，就只访问1次。

n体交叉编址模块序号

模块序号 = 访存地址 % 存储器交叉模块数

背

系统调用

1. 当操作系统完成用户请求的“系统调用”后，应使CPU从内核态转到用户态工作
2. 用户程序设计，使用系统调用命令，经过编译后，形成若干参数和陷入（trap）指令，现有参数再执行trap指令。
3. 用户程序创建一个新进程，需使用操作系统提供的系统调用接口

微内核

1. 当前比较流行的能支持多处理机运行的OS，几乎全都采用微内核结构
2. 模块化OS结构的原则是：分解和模块化
3. 微内核结构能有效支持多处理机运行，故非常适合于分布式系统环境
4. 微内核设计并不会让系统更高效

SPOOLing

1. SPOOLing技术是将独占设备改成共享设备，所以肯定要独占设备
2. SPOOLing技术通过在磁盘上开辟存储空间模拟脱机输出，可以减少作业输出等待时间，加快作业完成速度
3. 目的是在输入设备忙时，进程不必等待IO操作的完成
4. 用户的输出数据先送入输出井，即磁盘固定区域。

需要用到缓冲技术的场景

1. 图形用户界面下使用鼠标（如果有高优先级的操作产生就要记录）
2. 在多任务操作系统下的磁带驱动器
3. 包含用户文件的磁盘驱动器
4. 使用存储器映射I/O，直接和总线相连的图形卡

I/O控制方式

程序查询方式

优点：实现简单。缺点：需要消耗大量CPU时间来查询，无法发现程序错误，且CPU和设备，设备和设备之间无法并行工作

中断方式

优点：可以并行工作，能检测错误。缺点：CPU仍要花费大量时间来处理中断，且并行程度受中断处理时间的限制

DMA方式

优点：采用了外设和内存直接交换数据的方式，因此CPU对于IO的时间开销少。缺点：传输结束后仍需要用中断，增加了硬件开销。

通道方式

优点：CPU对于IO的时间开销更少。缺点：硬件开销大，通道程序复杂，增加了实现难度

一些单句的做题点

1. 只要是固定的分配就会产生内部碎片，其余的都会产生外部碎片。（分页虚拟、固定分区、段页式分区是固定的，分段虚拟是不固定的）
2. 虚拟页式管理的系统，在其地址变化过程中，进程可能发生被撤销（超越进程的地址空间）和变为阻塞（缺页）
3. Linux主机允许root和guest同时登录，因为Linux支持多用户；允许多个客户端通过root账号登录
4. 互斥信号量的初值一般为1；同步信号量初值不确定（因为互斥是只有一个资源，而同步要看消息是否已经存在，如果尚未存在应该设为0，已经存在应该设为非0的正整数）
5. 文件控制块就是文件目录项
6. 操作系统必须提供的功能是处理中断
7. 忙等待即执行IO操作室进行不能继续执行
8. 共享资源可以是进程代码和进程所拥有的已打开文件

新考点

第二章进程

线程的状态与转换

与进程类似：就绪、运行、阻塞

线程组织和控制

线程是TCB

线程切换时要保存和恢复：PC、其他寄存器和堆栈指针

调度器和调度程序

进程和线程要了解的都是这样，支持内核级线程就会最小线程是线程

让谁去运行（先来先服务，短作业优先）

什么事件会触发：创建新进程、进程退出、运行进程阻塞、IO中断

非抢占：运行阻塞或退出才触发

抢占：每个时钟中断或k个时钟中断会触发调度程序工作

闲逛进程

调度程序永远的备胎，没有其他就绪进程时就会运行闲逛进程

特点：优先级最低、可以是0地址指令，末尾也会执行检查中断、能耗低

上下文及其切换机制

context：其实就是内存环境的切换

地址切换代价巨大：

1. 保存恢复页表寄存器
2. TLB全部失效
3. Cache全部失效
4. 新进程运行初期缺页率高

多级队列调度算法

每种类型的进程就是一个队列

系统

交互式大于批处理，因为交互性比如说打游戏肯定需要更高的即时率

每种队列的调度算法可以不同

锁

互斥锁的主要缺点是忙等待，自旋锁：TSL指令、swap指令、单标志法

优点：不会一直占用处理机，会有中断让他下处理机，并且等待的期间不用切换上下文（切换的代价很高）。

常用于多处理器系统，一个核忙等，其他照常工作，并快速释放临界区

第三章

内存共享

通过内存映射实现的

内存映射文件

如果用传统的open read来读文件，往回读的时候必须要用seek，缺点：写代码不方便、open read必须启动磁盘非常慢。

mmap：memory map

虚拟存储器的影响因素及改进方式

页面大就说明页面数量会少，想一个极端的情况，只有一个当然不会缺页

固态硬盘（OS和计组都加了，很可能出现选择题）

SSD

读写性能特性

读写以页为单位

因为写之前必须要先擦除，所有必须先把同一块的其他东西复制到其他块，再往里面写；所以读很快， 但是写很慢。然后挪了之后怎么保持翻译正确，闪存翻译层会保证正确！

支持随机访问，磁盘不行，磁盘需要什么移动磁臂什么的，所以很慢

磨损均衡技术

不要总磨一个地方，平均分布，以提升使用寿命，

动态：优先选择累积次数少的新闪存块

静态：读多写少的东西迁移到老块，因为读不用擦，这个是后台悄悄监视的

理想情况下固态硬盘的寿命