导图社区 操作系统
有的时候我们面对一个全新的操作系统总是会不知所措,这是作者本人复习操作系统时所做的的思维导图,提供给大家参考,提议用于应对期末,考研等!
编辑于2020-02-13 03:09:11用于Web学习者和开发者使用,为Web前端开发的新手和有经验的开发者提供了一个清晰、全面的资源,帮助他们了解Web开发的核心技能和实践。感兴趣的小伙伴可以收藏一下~
随着TT的飞速发展,“大智物移云的时代已经来临。”大智物移云“分别指的是大数据、人工智能、物联网、移动互联、云计算技术。现在是一个计算无处不在、软件定义一切、网络包容万物、连接随处可及、宽带永无止境、智慧点亮未来时代。云技术是指实现云计算的一些技术,包括虚拟化、分布式计算、并行计算等;云计算除了技术之外更多的指一种新的IT服务模式,可以说目前提到较多的云计算30%是指技术,70%是指模式。大数据基础相关知识点,用于帮助同学们复习相关知识点。
Java面向对象编程思维导图,主要是用于期末复习自学作参考,导图精简且有助于知识点的理解与记忆。
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随着TT的飞速发展,“大智物移云的时代已经来临。”大智物移云“分别指的是大数据、人工智能、物联网、移动互联、云计算技术。现在是一个计算无处不在、软件定义一切、网络包容万物、连接随处可及、宽带永无止境、智慧点亮未来时代。云技术是指实现云计算的一些技术,包括虚拟化、分布式计算、并行计算等;云计算除了技术之外更多的指一种新的IT服务模式,可以说目前提到较多的云计算30%是指技术,70%是指模式。大数据基础相关知识点,用于帮助同学们复习相关知识点。
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操作系统
第一章
1.1操作系统目标与作用
1.方便性
2.有效性
3.可扩充性
4.开放性
1.3操作系统的基本特性
1.虚拟
2.共享
3.并发
4.异步
第二章
2-1进程的三种基本状态
1.就绪状态
2.阻塞状态
3.执行状态
2-2进程描述
定义:进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配与调度的基本单位
进程的特征
动态性
并发性
指在同一时间间隔内宏观上有多个程序同时发生
独立性
异步性
进程的两个属性
1.进程是一个可以拥有资源的独立单位
2.进程是一个可独立调度和分派的基本单位
程序和进程的区别
进程=程序+数据+pcb
进程是一个动态的概念,而程序是一个静态的概念
程序是指令的有序集合,无执行含义,进程则强调执行的过程
进程具有并行特征(独立性,异步性),程序则没有
不同的进程可以包含同一程序,同一个程序在执行中可以产生多个进程
PCB是进程存在的唯一标志
进程的组成
程序
数据
进程控制块
2-7线程的基本概念
定义
线程具有许多传统进程所具有的的特征,称之为轻型进程
进程与线程之间的比较
调度的基本单位
在传统的操作系统中,进程是调度,分派的基本单位。而引入线程后的操作系统,则吧线程作为调度和分派的基本单位
并发性
在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行,因而操作系统具有更好的并发性,从而能有效地使用系统资源和提高系统吞吐量
拥有资源
进程可以作为拥有资源的一个基本单位,而线程本身并不拥有系统资源,而是仅有一点必不可少的,保证独立运行的资源
独立性
在同一进程中的不同线程之间的独立性要比不同进程之间的独立性低得多
系统开销
进程需要的系统开销要明显大于线程需要的系统开销
支持多处理机系统
单线程进程只能在一个处理机上运行,多线程进程可以把多个线程分配到多个处理机上
第三章
3-1处理机调度层次和调度算法目标
处理机调度层次
2.低级调度
(调度对象是进程)根据某种算法,决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机,并由分派程序将处理机分配给被选中的进程
中级调度
目的是提高内存的利用率和系统的吞吐量,中级调度实际上是存储器管理中的对换功能(把那些暂时不能运行的进程,调入外存等待,把那些具备运行条件且内存又稍有空闲时,由中级调度来决定,把外存中那些就绪进程重新调入内存,修改其状态为就绪状态,将不能运行的进程调入外存
1.高级调度
(调度对象是作业)根据某种算法,决定将外存上后背队列中的哪几个作业调入内存,为它们创建进程、分配必要的资源,并将它们放入到就绪队列
处理机调度算法目标
处理机调度算法共同目标
资源利用率
公平性
平衡性
策略强制执行
批处理的目标
平均周转时间短
系统吞吐量高
处理机利用率高
分时系统目标
响应时间快
均衡性
特征
独立
及时
多路
交互性
实时系统的目标
截止时间的保证
可预测性
3-2作业与作业调度
作业控制块
每个作业设置一个作业控制块JCB,它是作业在系统中存在的标志
作业运行的三个阶段
收容阶段(后备状态)
运行阶段(运行状态)
完成阶段
(完成状态)
调度算法
先来先服务(FCFS)
短作业优先(SJF)
优先级调度算法(PSA)
高响应比优先调度算法(HRRN)
(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间
作业的组成
程序
数据
作业说明书
3-3进程调度
进程调度方式
非抢占式
抢占式
1优先权原则
2.短进程优先原则
3.时间片原则
调度算法
轮转调度算法
优先级调度算法
多级反馈队列调度算法
基于公平原则的调度算法
保证调度算法(如果系统中有n个相同类型的进程同时运行,为了公平起见,需保证处理机都获得相同的处理机时间1/n
公平分享调度算法(在该调度算法中,调度的公平性主要针对用户而言,使得所有用户能获得相同的处理机时间,或所要求的时间比例
最早截止时间优先
该算法是根据任务的截止时间确定任务优先级,任务截止时间俞早,其优先级越高,具有最早截止时间的任务排在队列的队首
最低松弛度优先LLF算法
算法在确定任务的优先级时,根据任务的紧急程度。任务紧急程度愈高,赋予任务的优先级越高,使之优先执行
松弛度=必须完成时间-其本身的运行时间-当前时间(松弛度越低其优先级越高)
哲学家就餐问题
信号量编程
3-5死锁概述
定义
如果一组进程中的每个进程都在等待仅由该组进程中的其它进程才能引发的的事件,那么该组进程是死锁的
死锁产生的必要条件
互斥条件
请求保持条件
不可抢占条件
循环等待条件
处理死锁方法
预防死锁
避免死锁
检测死锁
解除死锁
预防死锁
预防死锁方法是通过破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个,主要是后三个
资源分配策略
银行家算法
因为在分配时,保证系统处于安全状态
采用按序分配
不会出现循环等待资源现象
采用静态分配
执行前已获取所需的所需全部资源,故不会出现循环等待资源现象
第一种协议/第二种协议
破坏请求保持条件
当已经保持了某些不可被抢占资源,提出新的资源请求而不能得到满足时,他必须释放已经保持的所有资源
破坏了不可抢占条件
死锁产生的充分条件
当且仅当S状态的资源分配图不可以简化
第四章
4.3连续分配存储管理方式
连续分配存储管理方式
单一连续分配
把内存分为系统区和用户区,系统区仅提供给OS使用。而在用户区内存中,仅存一道用户程序,即整个内存的用户空间由程序独占
固定分区分配
为了能在内存中装入多到程序,且使这些程序之间又不会互相干扰,于是将整个用户空间划分成若干个固定大小区域,在每个分区中只装入一道作业
动态分区分配
动态分区分配又称为可变分区分配,它是根据进程的实际需要,动态的为之分配内存空间
基于顺序搜索的动态分区分配算法
首次适应算法
循环首次适应算法
不是每次都从链首开始查找,而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区的下一个分区开始查找
最佳适应算法
最坏适应算法
快速适应算法
是将空闲分区根据容量大小进行分类,对每一类具有相同容量的所有空闲分区,单独设立一个空闲链表,这样系统中存在多个空闲分区链表
缺点
为了有效合并分区,在分区归还主存时算法复杂,系统开销较大,同时是在为进程所分配的一个分区中,或多或少会存在一定的浪费
优点
查找效率高
伙伴系统
该算法规定,无论已分配分区或空闲分区,其大小均为2的k次幂
4-4对换
只把内存中中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序和数据换出到外存中上,以便腾出足够的内存空间,再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据换入内存
优点
可以改善内存的利用率,和系统的吞吐量
4-5分页存储管理方式
离散分配
分页存储管理方式
因为页表是存放在内存当中的,这使cpu在每存取一个数据时,需要访问两次内存,采用这种方式使得计算机的处理速度降低
分段存储管理方式
段页式存储管理方式
基本地址变换机构
块号(根据页表的逻辑地址可以找到)*页表长度+物理地址(页号等于逻辑地址除以页面长度,偏移量等于逻辑地址与页表长度的模)
访问内存的有效时间
页表存放在内存,访问物理地址也在内存
4-6分段式存储管理方式
主要是为了满足用户(程序员)在编程使用上多方面的要求,其中一些要求是其他几种存储管理方式所难以满足的
优点
方便编程
信息共享
信息保护
动态增长
动态链接
段表地址转换
段地址*16+段内偏移量(段号拼接偏移量)
存储管理是对内存中用户的区域进行管理的
第五章
5-3页面置换算法
最佳置换算法(Optimal)
往后看,使得被置换的页面长时间未使用
先进先出算法
替换驻留时间最长的页面
最近最久未使用置换算法(LRU)
往前看,很久未使用的淘汰
最少使用算法(LFU)
在采用LFU算法时,应为内存中每个页面设置一个移位寄存器,用来记录页面的访问频率。该置换算法选择在最近时期使用最少的页面的页面作为淘汰页
缺页率的计算
缺页次数/总的访问次数
请求分页系统每个页表应含有以下诸项
页号
物理块号
状态号
访问字段
修改位
外存地址
虚拟存储器
虚拟存储器是一种逻辑存储器,实质是对物理设备进行逻辑化处理,并将统一的逻辑视图呈现给用户
可以容纳超出主存容量的多个作业同时运行在同一地址空间
特性
多次性
虚拟性
交换性
第六章
缓冲的引入
引入原因
缓和cpu与io设备间速度不匹配的矛盾
减少cpu的中断频率,放宽对cpu中断响应时间的限制
解决数据粒度不匹配的问题
提高cpu和i/o设备之间的并行性
单缓冲与双缓冲
磁盘存储器的性能和调度
磁盘性能简述
内层磁道的密度较外层磁道的密度高,每个扇区有512字节
磁盘
磁盘的类型
硬盘
固定头磁盘
这种磁盘在每条磁道上都有一读/写磁头,所有的磁头都装在一刚性磁臂中
移动头磁盘
每个盘面仅配有一个磁头,也被装入磁臂中,为能访问该盘面的所有磁道,该磁头必须移动以进行寻道。
软盘
磁盘的访问时间
寻道时间
这是指把磁臂(磁头)移动到指定磁道上所经历的时间
T=m*n+s(启动磁臂的时间s与移动n条磁道所花时间之和)
旋转延迟时间
这是指扇区移动到磁头下面所经历的时间
传输时间
这是指把数据从磁盘读出或向磁盘写入所经历的时间
T=b/rN每次所读/写的字节数b和转速
访问时间
寻道时间+1/2r+b/rN
早期的磁盘调度算法
先来先服务
最短寻道时间优先(SSTF)
扫描算法(SCAN)算法
循环扫描算法(cscan)
fscan算法
fscan算法实质上是n步sacan算法的简化,即将磁盘请求队列分成两个子队列,队列中进行的是scan算法,队列之间进行的是fcfs算法
假脱机技术spooling
为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性的矛盾,该技术利用专门的外围控制机,先将低速的I/O设备上的数据输送到高速磁盘上,或者相反
组成
输入井和输出井
输入缓冲区和输出缓冲区
输入进程和输出进程
井管理程序
spooling系统的特点
提高I/O的速度
将独占设备改成共享设备
实现虚拟设备功能
用于将独占设备改成虚拟设备
用多道程序中的一道程序,来模拟脱机输入实现外围处理机控制机功能,将低速I/O上的数据传输到高速磁盘上,用另一道程序来模拟脱机输出实现外围控制机功能,将磁盘上的数据传输到I/O设备上。在联机状态下,实现外围控制机操作,
第七章
文件名和类型
文件类型
按用途分
系统文件
用户文件
库文件
按文件中数据的形式分类
源文件
目标文件
可执行文件
按存取控制属性分类
只执行文件
只读文件
读写文件
按组织形式和处理方式分类
普通文件
目录文件
特殊文件
7-2文件的逻辑结构
按文件是否有结构分类
有结构文件
无结构文件
按文件的组织方式分类
顺序文件
优点
存取效率高
缺点
顺序查找付出的开销大
增加或删除一个记录都比较难
索引文件
适合随机访问
索引顺序文件
记录寻址
隐式寻址方式
显式寻址方式
流文件
输出时不以回车换行符作为记录的间隔
第八章
外存的组织方式
连续组织方式
物理结构为顺序式文件结构
优点
顺序访问容易
顺序访问速度快
缺点
要求为一个文件分配一个连续的的存储空间
必须事先知道文件的长度
不能灵活的删除插入记录
对于那些动态增长的文件,很难为其分配空间
链接组织方式
链接式文件结构
减少产生外部碎片,不适合随机访问
在采用隐式链接组织方式时,在文件目录的每个目录项中,都须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针,隐式链接组织方式,主要问题在于,它只适合顺序访问,它对随机访问是及其低效的
显式链接指把用于链接文件各物理块的指针显式的存放在内存的一张链表中,该表称为文件分配表FAT
fat表所占的存储空间(空间大小除以每个盘块的大小得到的是表项数 再乘以每个表项所占字节数即可(12/8))
索引组织方式
多种类型的组织形式
不会产生外部碎片,文件较小时,链接方式优于索引方式
位示图法
盘块号
b=n(i-1)+j
异步
进程是以人们不可预知的速度推进,此即进程的异步性
DMA和中断的区别
DMA
直接内存访问
在此方式下,外部设备与计算机主存之间进行数据交换,无需经过cpu
主要是有无cpu的干预
只在整个输入/输出结束时才发出中断,请求cpu处理。在中断方式下,设备每输入/输出一个基本单位就需要中断一次,即需要频繁中断cpu
碎片
内部碎片
页面内部未被装满而形成不可利用的碎片
外部碎片
除了已经分配的区域,页面外部还未被分配空闲存储块
互斥
若干进程共享一个资源时,任何时刻只允许一个进程使用
同步
并发进程之间存在互相制约和互相依赖的关系
重定位
静态重定位
在程序装入内存的过程中,对程序指令和数据进行修改
动态重定位
在程序执行的过程中,对程序指令和数据进行修改