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基础部分
进阶部分
基础部分
1.进程与线程的区别
- 构成上：进程内部含有线程和和逻辑内存；线程内部含有栈、程序计数器PC(保存下一条指令的地址)
- 功能上：进程是操作系统资源分配的基本单位，同一进程内共享资源；线程是操作系统任务执行的基本单位
- 开销上：每个进程有独立代码和数据空间，切换开销大；每个线程只有运行栈、PC是独立的，切换开销小
2.程序是一组指令的集合，是一个静态实体；
进程则是某个数据集上的程序执行，是一个动态实体；
运行的程序至少会有一个进程
3.操作系统的储存:
- 容量从大到小：硬盘、内存、缓存、寄存器
- 速度从快到慢：寄存器、缓存、内存、硬盘
即容量越小速度越快
4.操作系统的寻址操作
- 首先根据指针访问进程中的逻辑地址(逻辑地址是虚拟的)
- 由逻辑地址解析得到物理内存中的地址(但这个地址也可能是系统虚拟处理的内存，以分页的形式存放在物理内存中)
- 将该地址拿给CPU的寄存器处理
5.进程间的通信方式
- 共享内存：两进程共享一块内存，该内存上数据可以共同修改和读取
- 管道通信：实现进程间通信的一种共享文件，用于连接一个读进程和一个写进程
- 消息队列：是消息的链表，有标识符标记并存在内核中
- 套接字(socket)：是网络编程的api，通过它可实现不同机器、不同进程之间的通信
- 信号：操作系统通过信号来通知进程系统中发生某种预先规定好的事件
6.线程同步的方式
- 互斥量：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才被允许访问公共资源，因为互斥对象只有一个所以保证了同一时间只有一个线程访问
- 信号量：运行同一时刻多个线程访问同一资源，但需要控制允许的最大线程数量
- 事件(信号)：通过通知操作的方式来保持多线程同步，还可以方便实现多线程优先级的比较
- 临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源，速度快
7.进程的三种状态
- 运行状态
- 就绪状态(等待被调度使用CPU的运行权)
- 阻塞状态
8.线程的六种状态
- 初始：还没有调用start()方法
- 运行
- 阻塞：线程阻塞于锁
- 等待：等待其他线程做出一些特定动作
- 超时等待：在超过时间后会自动返回
- 终止：表示该线程已执行完毕
9.CPU的调度算法
- 先来先服务：先来的先执行
- 短作业优先：运行完成当前作业会去找最短的作业执行(这个短的由用户定义，实际不一定短)
- 时间片轮转：设定一个时间片大小，把任务分割成n部分，选取等待时间最长的先执行
10.死锁：指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或由于彼此通信而造成的阻塞，若无外力作用无法推进下去
产生条件
- 互斥条件：一段时间内某资源只能由一个进程占有
- 请求和保持：进程已经占有至少一个资源，但又对其他进程占有的资源提出要求，此时进程阻塞，但又对已经获得的资源保持不放
- 不可抢占：进程已获得的资源，在它使用完之前不能剥夺
- 环路条件：在一个环形链中，每个进程都在等待一个被占用的资源
死锁处理方法
- 鸵鸟策略(大部分采用)：直接忽略死锁
- 预防死锁
- 破坏互斥，让资源静态分配可以共享使用(一般无法破坏)
- 破坏请求与保持，规定所有进程在它们执行之前要请求所有它们需要的资源
- 破坏不可抢占，让高优先级可以剥夺低优先级的资源
- 破坏环路：给资源编号，按顺序申请资源
- 避免死锁：安全序列、银行家算法
- 检测和接触死锁
- 一次消除与不阻塞进程相连的边，最后剩下的就是出现死锁的进程(也叫资源分配图)
- 资源剥夺、终止进程、进程回退
11.什么是内存?
答：内存是一种高速存储设备，仅次于寄存器和缓存。因为CPU处理速度与外存读取程序速度存在差异，所以程序执行前要先放入内存后再被CPU处理，内存用于缓和CPU与外存的速度矛盾，提高CPU利用率
进阶部分
1.操作系统的四个特性
- 并发：同一段时间内多个程序执行(并行指的是同一时刻)
- 共享：系统中资源可以被内存中多个并发执行的进程共同使用
- 虚拟：通过时分复用(分时系统)以及空分复用(虚拟内存)实现把一个物理实体虚拟成多个虚拟实体
- 异步：系统中的进程以走走停停方式执行，且以一种不可预知的速度推进
2.操作系统主要功能
- 处理机管理
- 存储器管理(又叫内存管理)
- 设备管理
- 文件管理
- 提供用户接口
3.采用段页式存储，将进程按逻辑模块分段，再将各段分页，将内存空间分为大小相同的页框，将程序按页装入页框，分页分段都是为虚拟内存服务的。
- 分页：指将内存空间分为一个个大小相等的分区，每个分区叫页框(一般为1kb)，将用户进程的地址空间分为与页框相等的一个个称为页的区域。
- 进程的每一个页都要放入一个页框里
- 程序使用的仍是逻辑地址，通过页表地址加页内偏移才能得到物理地址
- 分段：指程序按自身逻辑关系划分为若干段，例如代码段、数据段、堆栈段
- 分页和分段区别
- 分页是系统为利用内存空间，将程序按页装入内存，是系统行为；分段是按程序逻辑意义划分，要用户来划分每个段
- 页的大小是固定的，段的大小则取决于用户编写的程序
- 分页是一维地址空间，分段是二维地址空间(即第0页最后一个地址与第1页第一个地址是连续的，而段号0最后一个地址与段号1第一个地址不是连续的)
- 缺页中断：当前指令想要访问的页面没有调入内存，而发生的中断
4.页面置换算法
- 最佳置换算法(OPT)：每次淘汰的页面都是最长时间内不再被访问的页面，保证最低缺页率(但因为一般无法预知页面访问序列，因此无法实现)
- 先进先出算法(FIFO)：每次淘汰的页面都是最早进入内存的页面(较简单，性能较差)
- 最近最久未使用置换算法(LRU)：每次淘汰的页面都是最近最久未使用的页面
- 数组实现：用一个数组来存数据，每个数据有一个时间戳t，插入时将新数据t设为0，旧数据t加1，访问时将被访问数据t设为0，满内存时删除t最大的数据
- 链表实现：插入时放在首部，访问时放在首部，满内存时删除最末尾的数据
- 时钟置换算法(CLOCK)：为每个页面加一个访问位(0为最近未访问，1为最近访问)，淘汰时先淘汰访问位为0的，遇到1就把它改为0，下一次循环遍历到再淘汰(淘汰一个页面最多两次扫描)
- 改进型：再多加一个修改位，即每个页面有(访问位，修改位)，淘汰顺序(0,0)>(0,1)>(1,0)>(1,1),没有一个(0,0)时才淘汰一个(0,1)以此类推(淘汰一个页面最多四次扫描)
5.磁盘寻址
- 根据“柱面号”移动磁壁，让磁头指向指定柱面
- 激活指定盘面对应的磁头
- 磁盘旋转过程中，指定的扇区会从磁头下面划过，完成对其的读写
磁盘调度算法
- 先来先服务：按磁盘请求顺序进行调度
- 最短寻找时间优先：优先处理与当前磁头最近的磁道，易出现饥饿现象(最后两个磁道相距极远)
- 电梯算法：优先处理与当前磁头最近的磁道，但磁头移动方向固定，只能一直往外侧磁道移，移到最外后只能一直往内侧磁道移，降低饥饿现象