計算機三級《數據庫技術》背誦資料:操作系統
(1)批處理操作系統:成批、多道,交互性不強。系統目標:提高資源利用率、作業吞吐量和作業流程自動化。
(2)分時操作系統:多路、交互性、獨立性、及時性
(3)實時系統(實時控制、實時信息處理):及時、可靠
(4)嵌入式操作系統:高可靠性、實時性、占資源少、智能化、易連接、低成本等。
5、操作系統與用戶的接口:程序級接口:系統調用命令組成。操作級接口:提供操作命令
6、操作系統的硬件環境(CPU、存儲體系、中斷系統、I/O控制和時鐘)
(1)CPU:CPU狀態:管態(CPU執行操作系統程序)和目態(CPU執行用戶程序)
目態到管態的轉變的唯一途徑是中斷,通過修改程序狀態字實現管態和目態的轉換
(2)中斷機制:
中斷的實現需要硬件和軟件結合完成。中斷類型:強迫性中斷和自愿性中斷。
強迫性中斷:不期望或不可預料的中斷.如:輸入輸出中斷、硬件故障中斷、時鐘中斷、程序性中斷。
自愿性中斷:程序有意安排的訪管指令或系統調用。
中斷向量:中斷處理程序的入口地址及運行環境(程序狀態字PSW)
中斷優先級由硬件規定,中斷屏蔽由程序狀態字的中斷屏蔽位決定。通過中斷屏蔽可以調整中斷事件的響應次序
(3)定時裝置:定時裝置硬件時鐘通常分為兩類:即絕對時鐘和相對時鐘。
CPU對外部設備的控制方式:
1、循環測試I/O 2、中斷 3、DMA(直接內存存取):高速外設與內存批量處理數據 4、通道處理(I/O處理機)
7、進程管理
(1)進程與程序的區別與聯系:a.進程是程序的執行,是動態的;而程序是指令的集合,是靜態的。
b.進程有生命周期,即進程的存在是有限的,從運行到結束,是暫時的;而程序則是永久存在的。
c.進程包括程序、數據和進程控制塊(PCB)。
d.一個程序可以有多個進程,一個進程也可以包含多個程序。
進程控制塊PCB是一個數據結構,進程在內存中存在的唯一標志
(2)進程狀態: 運行態, 就緒態,等待狀態(阻塞狀態)
(3)線程:CPU調度和分派的基本單位。共享進程資源。
(4)進程的通信
臨界資源是指一次只允許一個進程使用的資源:一個進程中訪問臨界資源的那段程序代碼稱為臨界區。它們不允許兩個及以上的進程同時訪問或修改。
進程同步:多個進程協同完成任務。進程互斥:多個進程使用同一資源(臨界資源)。
低級通信:少量信息的交換(P操作和V操作)
高級通信:大信息交換(消息機制(消息緩沖、信箱通信)、共享內存,管道)
進程(線程)調度:先來先服務、時間片輪轉、最高優先級(緊迫度高的進程)、 多級隊列反饋算法:綜合了FCFS、時間片輪轉和可搶占最高優先數算法。
(5)死鎖:
產生死鎖的必要條件:互斥條件、不可剝奪條件、部分分配、循環等待
死鎖的預防: 破環必要條件之一:靜態預分配(破壞部分分配)、資源有序分配(破壞環路等待)、 可剝奪資源(破壞不可剝奪性)
死鎖的避免:銀行家算法
死鎖的檢測:進程等待時檢測、定時檢測、系統利用率降低時檢測
死鎖的解除:資源剝奪和撤銷進程
8、存儲管理
(1)功能:內存的分配和回收、內存共享、存儲保護(防止地址越界和操作越權)、地址映射(地址重定位)
內存擴充:讓外存當作內存來使用
(2)碎片管理:解決碎片的方法是移動技術或緊湊(拼接)技術
(3)靜態地址重定位:程序裝入內存時,進行邏輯地址轉換物理地址轉換
動態地址重地位:程序運行過程中,要訪問指令和數據才進行地址轉換,需要硬件地址映射機制(基址寄存器和限長寄存器)
(4)空閑分區的分配策略:最先適應算法(地址從小到大找第一個滿足進程空間大小的分區)
最佳適應算法:分區表按容量從小到排序;最壞適應算法:分區按容量從大到小排序。
(5)虛擬存儲管理:虛擬存儲得以實現是由程序的局部性原理來決定的。程序的局部性原理包括時間局部性和空間局部
(6)頁面淘汰算法包括以下幾種:最佳淘汰算法(OPT)、先進先出淘汰算法(FIFO)、最近最久末使用淘汰算法(LRU)
最近使用最少淘汰算法(LFU)(訪問次數少)
(7)影響缺頁中斷次數因素:a、分配給進程的物理頁面數 b.頁面大小 c.程序本身的編制方法
c、頁面淘汰算法:最佳淘汰算法(OPT)能使缺頁中斷率最低
(8)顛簸(抖動):缺頁率高引起。工作集模型解決顛簸(抖動)
9、文件管理
(1)邏輯結構:流式文件(基本單位字符)(如:源程序文件、目標代碼文件,Unix的文件)和記錄文件(定長和不定長記錄),記錄包含一個記錄鍵和其他屬性
(2)文件的物理結構:連續結鉤、鏈接結構、索引結構及Hash結構等,文件的存取方式與物理結構有關。
UNIX三級索引表的計算:如果一個物理塊可以存放256個塊號,則三級索引表表示文件的大小 2563+2562+256+10
(3)文件目錄:文件系統的最大特點就是“按名”存取
(4)文件控制塊FCB是文件在內存中存在的唯一標志,文件目錄是文件控制塊的有序集合。
(5)多級目錄結構,有利于避免文件重名;當前目錄:可以提高檢索速度。目錄項分解法,它可以提高文件檢索速度
(6)記錄的成組:若干個邏輯記錄合成在一個物理塊中,每個塊中的邏輯記錄個數為塊因子。
10、設備管理
(1)按設備的工作特性可以分為存儲設備和輸人/輸出設備兩種
(2)按照資源分配方式可以分為獨享設備、共享設備和虛擬設備3種
虛設備技術,一類設備模擬另一類設備的技術。在高速設備(如高速大容量磁盤)上模擬低速設備 :SPOOLING是典型的虛設備技術,被模擬的設備稱為虛擬設備。
(3)按設備的數據組織分類:塊設備(磁盤、磁帶)和字符設備(打印機)。
(4)通道可以分為以下3種類型:字節多路通道、選擇通道和成組多路通道。
(5)單緩沖區,雙緩沖區,多緩沖區和緩沖池:解決外設與CPU速度不匹配問題
(6)磁盤調度: 訪問磁盤時間:尋道時間、旋轉定位時間和數據傳輸時間。
磁盤調度由移臂調度和旋轉調度組成。移臂調度:先來先服務FCFS(大幅度移動)、最短尋道時間優先(饑餓,考慮了尋道優化),掃描算法(考慮方向和距離,考慮了尋道優化)
旋轉調度:目的較少旋轉延遲時間。