导图社区 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。
《计算机组成原理》该书介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。全书共分8章,主要内容分成两个部分:第1、2章介绍了计算机的基础知识;第3-8章介绍了计算机的各子系统的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。
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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
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
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
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
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
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