操作系统相关概念

考点1:操作系统的作用

考点2:特殊的操作系统

考点1:操作系统的作用

操作系统 - 概述

操作系统的功能

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

操作系统的工作范围

进程管理

存储管理

文件管理

作业管理

设备管理

考点2:特殊的操作系统

进程的概念

考点1:线程的概念

考点2:进程的状态

考点1:线程的概念

进程管理 - 进程的概念

  • 进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。它由程序块、进程控制块(PCB)和数据快三部分组成。

PCB:PCB是进程存在的唯一标志。内容包含进程标识符、状态、位置信息、控制信息、队列指针(链接同一状态的进程)、优先级、现场保护区等。

  • 进程与程序的区别:进程是程序的一次执行过程,没有程序就没有进程。
  • 程序是一个静态的概念,而进程是一个动态的概念,它由创建而产生,完成任务后因撤销而消亡;进程是系统进行资源分配和调度的独立单位,而程序不是。

进程管理 - 进程与线程

  • 进程的2个基本属性:可拥有资源的独立单位;可独立调度和分配资源的基本单位。

考点2:进程的状态

进程管理 - 进程的状态

  • 运行:当一个进程在CPU上运行时。(单处理机处于运行态的进程只有一个)
  • 就绪:一个进程获得了除CPU外的一切所有资源,一旦得到处理机即可运行。
  • 阻塞:阻塞也称等待或睡眠状态,一个进程正在等待某一个事件发生(例如请求I/O等待I/O完成等)而暂时停止运行,此时即使把CPU分配给进程也无法运行,故称进程处于阻塞状态。

挂起原因:

(1)进程过多,主存资源不足,此时必须将某些进程挂起,放到磁盘对换区,暂时不参与调度,以平衡系统负载;

(2)系统出现故障,或者是用户调试程序,也可能需要将进程挂起检查问题。

进程调度

考点1:PV操作的概念

考点2:信号量与PV操作

考点3:前趋图与PV操作

考点1:PV操作的概念

间接制约关系

临界资源:诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源.(进程中访问临界资源的那段代码称为临界区)

同步:速度有差异,在一定情况停下等待.

直接制约关系

进程管理- PV操作

信号量:是一种特殊的变量.

  • 信号量可以表示资源数量.
  • 信号量为负数时还可以表示排队进程数

P时荷兰语的Passeren,V时荷兰语的Verhoog

P操作

s = s - 1 : 申请/锁定资源

s < 0 : 检查资源是否足够

V操作

s = s +1 : 释放/解锁资源

s <= 0 : 检查是否有进程排队

考点2:信号量与PV操作

进程管理 - PV操作与互斥模型

多个进程共享一台打印机问题(互斥模型):

P(S);

使用打印机;

V(S);

后续代码;

互斥信号量S的初值为1.


单缓冲区生产者、消费者问题(同步模型):

生产者:

生产一个产品;

P(S1);

送产品到缓冲区;

V(S2);

消费者:

P(S2);

从缓冲区取产品;

V(S1);

消费产品;

S1初值为1;S2初值为0。

考点3:前趋图与PV操作

进程管理 - PV操作应用

死锁资源数计算

进程管理 - 死锁问题

所谓死锁,是指两个以上的进程互相都要求对方已经占有的资源导致无法继承运行下去的现象。

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

系统不可能发生死锁的最小资源数 (w - 1)* m + 1 <= n

进程资源图

先分析资源分配情况,列出剩余可用资源:此时已分配1个R1给进程P,剩余1个R1可用。

再判断申请后进程是否能够执行:P进程申请1个R1,系统有1个R1可用,P进程可成功执行,执行后释放占用的2个R1