计算机操作系统思维导图

《计算机操作系统》主要内容包括：操作系统引论，进程的描述与控制，处理机调度与死锁，存储器管理，虚拟存储器，输入输出系统，文件管理，磁盘存储器的管理，操作系统接口，多处理机操作系统，多媒体操作系统，保护和安全。

Operating System

• 简介
• 启动/中断/异常和系统调用
• 非连续内存分配:页表--反向页表
  • 分段
  • 分页
  • 页表
• 虚存技术
  • 覆盖技术
  • 交换技术
  • 虚存技术
    • 目标
    • 程序局部性原理
    • 基本概念
    • 基本特征
    • 虚拟页式内存管理
• Process
  • Process descripe
    • 一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程
    • 一个进程包括
      • 程序的代码
      • 程序处理的数据
      • 程序计数器的值，指示下一条将运行的指令
      • 一组通用的寄存器的当前值，堆栈
      • 一组系统资源
    • 进程特点
      • 动态性：可动态的创建/结束进程
      • 并发并行
      • 独立性
        • 不同进程之间互不影响
      • 制约性
        • 因访问共享数据
  • Process State
    • PCB
      • 进程表示信息
      • 处理器状态信息保存区
        • 用户可见寄存器
        • 控制和状态寄存器
        • 栈指针
      • 控制进程信息
        • 调度和状态信息
        • 进程间通信信息
        • 存储管理信息
        • 进程所用资源
        • 有关数据结构连接信息
    • 进程的生命周期管理
      • 创建
      • 运行
      • 等待
      • 唤醒
      • 结束
    • 进程状态变化模型
      • 运行状态
      • 就绪状态
      • 等待状态
    • 进程挂起模型
  • Thread
    • 为什么使用线程
      • 实体之间可以并发的执行
      • 实体之间共享相同的地址空间
    • 线程
      • 进程中的一条执行流程
      • 优点
        • 一个进程可有多个线程
        • 各个线程之间可以共享地址空间和文件等资源
      • 缺点
        • 一个线程崩溃，会导致其所属进程的所有线程崩溃
        • 例如:chrome的多进程模式
      • 与进程比较
    • 线程的实现
    • 多线程编程接口举例
  • Inter-Process Communication
  • Process mutex and synchronization
  • Deadlock
• 调度
  • 背景
    • CPU调度
    • CPU调度时间
  • 调度准则
    • 调度策略
    • 程序执行模型
    • 比较调度算法的准则
    • 吞吐量VS延迟
    • 公平的目标
  • 调度算法
  • 实时调度
    • 实时系统
      • 强实时系统
        • 必须完成
      • 弱实时系统
        • 尽量完成
    • 可调度性
    • 单调速率RM
    • 截止日期最早优先EDF
  • 多处理器调度
  • 优先级反转
• 同步
  • 背景
  • 临界区 Critical section
    • 方法1：禁止硬件中断
    • 方法2：基于软件的解决方法
    • 方法3：更高级的抽象
• 信号量和管程
  • 背景
  • 信号量
    • 使用
    • 实现
  • 管程
    • 目的：分离互斥和条件同步的关注
    • 什么是管程
      • 一个锁：指定临界区
      • 0或者多个条件变量： 等待/通知信号量用于管理并发访问数据
    • 一般方法
      • 收集在对象/模块中的相关共享数据
      • 定义方法来访问共享数据
  • 经典同步问题
    • 动机：共享数据的访问
    • 两种类型的使用者
      • 读者：不需要修改数据
      • 写者：读取和修改数据
    • 问题的约束
      • 允许同一时间有多个读者，但任何时候都只有一个写者
      • 当没有写者时读者才能访问的数据
      • 当没有读者和写者时写者才能访问的数据
      • 在任何时候只能有一个线程可以操作共享变量
    • 多个并发进程的数据集共享
      • 读者--只读数据集，不执行任何更新
      • 写者--可以读取和写入
    • 共享数据
      • 数据集
      • 信号量
      • 整数
• 死锁和进程间通讯
  • 死锁
    • 问题
    • 模型
    • 特征 必要条件
    • 处理方法
      • 预防
      • 避免
      • 检测
      • 恢复
  • 进程间通信 IPC
    • 概述
      • 通信模型
      • 直接及间接通信
      • 阻塞与非阻塞
      • 通信链路缓冲
    • 信号
    • 管道
    • 消息队列
    • 共享内存
• 文件系统
  • 基本概念
    • 文件系统和文件
      • 文件属性
      • 文件头
    • 文件描述符
      • 文件使用模式
      • 内核跟踪每个进程打开的文件
    • 目录
    • 文件别名
    • 文件系统种类
  • 虚拟文件系统
    • 目的
      • 对所有不同文件系统的抽象
    • 功能
      • 提供相同文件和文件系统接口
      • 管理所有文件和文件系统关联的数据结构
      • 高效查询例程，遍历文件系统
      • 与特定文件系统模块的交互
  • 数据块缓存
  • 打开文件的数据结构
  • 文件分配
  • 空闲空间列表
  • 多磁盘管理--RAID
  • 磁盘调度