計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程師
考試方式
備考建議
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不需要買書，如果你非要當(dāng)我沒(méi)說(shuō)
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多選題不能錯(cuò)太多（重點(diǎn)）
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考試題型及分值
上機(jī)考試時(shí)長(zhǎng) 90 分鐘，滿分 100 分
1.操作系統(tǒng)原理—單選題（30 分）
2.操作系統(tǒng)原理—多選題（20 分）
3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—單選題（30 分）
4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—多選題（20 分）
獲證條件
兩門課程分別達(dá)到 30 分及以上，并已經(jīng)（或同時(shí)）獲得三級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)科目證書
2013 年 3月及以前獲得的三級(jí)各科目證書，不區(qū)分科目，可以作為四級(jí)任一科目的獲證條件
知識(shí)點(diǎn)目錄大綱（數(shù)字限制）
完整版公眾號(hào)【方大熊】
操作系統(tǒng)原理
1.操作系統(tǒng)概論
批處理系統(tǒng)
優(yōu)點(diǎn):
作業(yè)流程自動(dòng)化較高
資源利用率高
作業(yè)吞吐量大,提高整個(gè)系統(tǒng)效率
缺點(diǎn):
用戶不能直接與計(jì)算機(jī)交互
不合適調(diào)試程序
常見的操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu):
整體結(jié)構(gòu)
層次結(jié)構(gòu)
微內(nèi)核(客戶機(jī)/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)
微內(nèi)核(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn):
高可靠性
高靈活性
合適分布式處理
分時(shí)操作系統(tǒng)具特點(diǎn): 多路性,交互性,獨(dú)占性,及時(shí)性
多路性:多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)
交互性:用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)的結(jié)果提出下一個(gè)請(qǐng)求,方便調(diào)試程序
獨(dú)占性:每個(gè)用戶感覺(jué)不到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為其他人服務(wù),好像整個(gè)系統(tǒng)為他管理所獨(dú)占一樣
及時(shí)性:系統(tǒng)能夠?qū)τ脩籼岢龅恼?qǐng)求作出及時(shí)的響應(yīng)
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn):
在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi),
實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的請(qǐng)求
過(guò)載防護(hù)
高可靠性
批量操作系統(tǒng)特點(diǎn)
批量處理用戶作業(yè)
系統(tǒng)資源利用率高
作業(yè)吞吐量高
缺點(diǎn):
用戶不能直接與計(jì)算機(jī)交互
設(shè)備分配算法中有4張表:
系統(tǒng)設(shè)備表SDT
設(shè)備控制表DCT
控制器控制表COCT
通信控制表CHCT
2. 操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制
處理器一般包括兩類寄存器:
用戶可見寄存器
用戶可見寄存器通常所有程序都是可用的,由機(jī)器語(yǔ)言直接使用
它一般包括數(shù)據(jù)寄存器(又稱通用寄存器),地址寄存器以及條件碼寄存器
可見寄存器有
數(shù)據(jù)寄存器
地址寄存器
條形碼寄存器
控制和狀態(tài)寄存器
不可見的寄存器是,程序計(jì)數(shù)器寄存器由特權(quán)指令代碼使用
程序計(jì)數(shù)器
指令寄存器
程序狀態(tài)字
中斷
影響中斷協(xié)議順序的是:
中斷優(yōu)先級(jí)
I/O中斷分兩大類
I/O操作正常結(jié)束以及I/O異常
數(shù)據(jù)傳送完畢,設(shè)備出錯(cuò)和鍵盤輸入均產(chǎn)生I/O中斷 (指令出錯(cuò)屬于程序性中斷.)
中斷處理程序入口地址的儲(chǔ)存區(qū)叫做中斷向量表
外部I/O設(shè)備向處理器發(fā)出的中斷信號(hào)又叫
中斷請(qǐng)求
進(jìn)程運(yùn)行時(shí)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的原因是發(fā)生中斷,不希望被外部事件打擾只有設(shè)置程序狀態(tài)寄存器(PSW)的IF的中斷標(biāo)志位,設(shè)置為0屏蔽中斷
故障性中斷
由掉電,存儲(chǔ)器效驗(yàn)等硬件引起
時(shí)鐘中斷
處理器內(nèi)部的計(jì)算器產(chǎn)生,允許操作系統(tǒng)以一定的規(guī)律執(zhí)行函數(shù),如時(shí)間片到時(shí),硬件時(shí)鐘到時(shí)
程序性中斷
指令執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生與當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程有關(guān)系
中斷情況
中斷是由外部事件引發(fā)
異常是指令引發(fā)的
中斷的分類會(huì)引起什么原因中斷事件，中斷源引起中斷的那些事件中斷請(qǐng)求處理器請(qǐng)求發(fā)出信號(hào)中斷響應(yīng)處理器暫停當(dāng)前程序轉(zhuǎn)而處理中斷的過(guò)程中斷斷點(diǎn)暫停正在運(yùn)行的程序
中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件響應(yīng).
中斷是由外部事件引發(fā)的
異常是由正在執(zhí)行的指令引發(fā)的
被零整除屬于軟件引起的異常
特權(quán)指令
輸入指令
輸出指令
停機(jī)指令
置程序計(jì)數(shù)器
清指令寄存器
清溢出標(biāo)志
置位移方向標(biāo)志位屬于非特權(quán)指令 可以在內(nèi)核態(tài)下運(yùn)行又可以在用戶態(tài)下運(yùn)行
只有在監(jiān)控程序才能執(zhí)行特權(quán)指令,只能內(nèi)核態(tài)下運(yùn)行;用戶只能執(zhí)行一般指令,在用戶下運(yùn)行 只能在內(nèi)核下運(yùn)行
微信公眾號(hào)(方大熊)
操作系統(tǒng)需要處理器從內(nèi)核狀態(tài)轉(zhuǎn)為用戶態(tài)時(shí),修改程序狀態(tài)字即可
中斷是由外部事件引發(fā)的
異常是由正在執(zhí)行的指令引發(fā)的
系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員唯一接口
用戶在編程寫程序時(shí),在屏幕上畫一個(gè)紅色的圓,是需要使用系統(tǒng)調(diào)用
諾用戶數(shù)為100,為保證響應(yīng)時(shí)間<=100ms ,則時(shí)間設(shè)置為100ms/100=1ms比較合適
系統(tǒng)調(diào)用是不能實(shí)現(xiàn)調(diào)用程序多次嵌套和遞歸
open是多種語(yǔ)言的一種函數(shù), C語(yǔ)言中Open()函數(shù)作用: 打開和創(chuàng)建文件,是文件操作系統(tǒng)調(diào)用
一個(gè)程序從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)的可能事件是分配給該進(jìn)程的時(shí)間片用完
處理器的程序狀態(tài)字(PSW)通常包括標(biāo)志位
進(jìn)位標(biāo)志位(CF)
結(jié)果為零標(biāo)志位(ZF)
符號(hào)標(biāo)志位(SF)
溢出標(biāo)志位(OF)
有時(shí)候四種標(biāo)志位為標(biāo)準(zhǔn)條件:
陷阱標(biāo)志位(TF)
中斷使能(中斷屏蔽)標(biāo)志位(IF)
虛擬中斷標(biāo)志位(VIF)
虛擬中斷待決標(biāo)志位(VIP)
微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):
提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性
增強(qiáng)了系統(tǒng)的可用性
可移植性
適用于對(duì)分布式處理的計(jì)算環(huán)境
融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)
系統(tǒng)調(diào)用:
進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用
這類系統(tǒng)調(diào)用數(shù)量較多,如創(chuàng)建和終止進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用,獲得和設(shè)置進(jìn)程屬性的系統(tǒng)調(diào)用等.
文件操作類系統(tǒng)調(diào)用:
對(duì)文件進(jìn)行操縱的系統(tǒng)調(diào)用數(shù)量較多,有創(chuàng)建文件,打開文件,關(guān)閉文件,讀文件,寫文件,創(chuàng)建一個(gè)目錄,建立目錄,移動(dòng)文件的讀/寫指針,改變文件的屬性等
進(jìn)程通信類系統(tǒng)調(diào)用
該類系統(tǒng)調(diào)用被用在進(jìn)程之間傳遞消息和信號(hào)
設(shè)備管理類系統(tǒng)調(diào)用
該類系統(tǒng)調(diào)用被用來(lái)請(qǐng)求和釋放獲得有關(guān)設(shè)備,以及啟動(dòng)設(shè)備間操作等
信息維護(hù)類系統(tǒng)調(diào)用
用戶利用這類系統(tǒng)調(diào)用來(lái)獲得當(dāng)前時(shí)間和日期
系統(tǒng)調(diào)用傳遞參數(shù)3種
陷入指令自帶
通用寄存器
專用堆棧
系統(tǒng)調(diào)用與一般程序調(diào)用的不同是:
調(diào)用程序運(yùn)行在用戶態(tài),而被調(diào)用程序則運(yùn)行在核心態(tài)
系統(tǒng)調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用是不同的,嵌套使用系統(tǒng)調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用都是允許的,過(guò)程調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用均可以嵌套使用
一般過(guò)程調(diào)用在被調(diào)用過(guò)程執(zhí)行完后,直接返回到調(diào)用程序:
具有優(yōu)先級(jí),諾調(diào)用進(jìn)程不具有高級(jí)優(yōu)先級(jí),則會(huì)引起重新調(diào)度以便讓優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程優(yōu)先執(zhí)行 系統(tǒng)調(diào)用擴(kuò)充了機(jī)器指令,增強(qiáng)了系統(tǒng)管理,方便了用戶使用
多道程序
提高CPU利用率
提高I/O設(shè)備的利用率
縮短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間
提高計(jì)算機(jī)軟硬資源的利用率
程序并發(fā)性
指兩個(gè)OR兩個(gè)以上程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同處于已開始執(zhí)行尚未結(jié)束的狀態(tài) 特性:
并發(fā)程序在執(zhí)行期間具有相互制約關(guān)系
程序與計(jì)算不在一一對(duì)應(yīng)
并發(fā)程序執(zhí)行結(jié)果不可再現(xiàn)
進(jìn)程的"動(dòng)態(tài)性'
指進(jìn)程對(duì)應(yīng)著程序的執(zhí)行過(guò)程
其一:進(jìn)程動(dòng)態(tài)產(chǎn)生,動(dòng)態(tài)消亡
其二:在進(jìn)程生命周期內(nèi),其狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化
處理器管理又稱進(jìn)程管理 主要內(nèi)容進(jìn)程控制,進(jìn)程同步,進(jìn)程通信,調(diào)度
處理器管理
又稱進(jìn)程管理
主要內(nèi)容
進(jìn)程控制
進(jìn)程同步
進(jìn)程通信,調(diào)度
進(jìn)程控制塊(PCB)
調(diào)度信息
調(diào)度信息包括進(jìn)程名,進(jìn)程號(hào),儲(chǔ)存信息,優(yōu)先級(jí),當(dāng)前狀態(tài),資源清單,'家族'關(guān)系,消息隊(duì)列指針,進(jìn)程隊(duì)列指針和當(dāng)
開文件等
現(xiàn)場(chǎng)信息
只記錄哪些可能會(huì)被其他進(jìn)程改變的寄存器 如程序狀態(tài)字,時(shí)鐘,界地址寄存器等
操作系統(tǒng)
交互式操作系統(tǒng)
指用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求,系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令,采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求,并通過(guò)交互式在終端上向上用戶顯示結(jié)果
多級(jí)反饋隊(duì)列,時(shí)間片輪轉(zhuǎn)和高優(yōu)先級(jí) 適用于交互式操作系統(tǒng)
系統(tǒng)分三類環(huán)境
批量環(huán)境
交互式環(huán)境
實(shí)時(shí)環(huán)境
調(diào)度算法
批量處理系統(tǒng)
先來(lái)服務(wù),最短作業(yè)優(yōu)先,最短剩余時(shí)間優(yōu)先響應(yīng)比高者優(yōu)先
分時(shí)系統(tǒng)
時(shí)間片輪轉(zhuǎn),多級(jí)反饋隊(duì)列算法
交互式系統(tǒng)
響應(yīng)時(shí)間越快越好,另一個(gè)是較均衡的性能
3.進(jìn)程線程模型
多道程序設(shè)計(jì)
微觀
部分程序使用CPU部分程序使用外部設(shè)備
宏觀
CPU與外部設(shè)備始終可以并行工作,這樣使CPU運(yùn)行效率達(dá)到最大化,不空閑(多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行)
線程
基本上不擁有系統(tǒng)資源
只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源 如程序計(jì)數(shù)器,組寄存器和和棧
進(jìn)程和程序既有聯(lián)系又有區(qū)別
程序是結(jié)構(gòu)的組成部分之一
從靜態(tài)角度看
進(jìn)程由程序
數(shù)據(jù)
進(jìn)程塊(PCB)
3部分組成
程序是靜態(tài)的,而進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的
多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境特點(diǎn)
獨(dú)立性
隨機(jī)性
資源共享性
可再入程序是有可重入代碼組成的程序
純代碼,執(zhí)行過(guò)程中不可修改
調(diào)用它的進(jìn)程應(yīng)該提供屬于它自己的數(shù)據(jù)區(qū)
進(jìn)程控制塊(PCB)3種組織
線性方法
索引方法
鏈接方法
進(jìn)程控制塊:
現(xiàn)場(chǎng)信息
程序狀態(tài)字
時(shí)鐘
界地址寄存器
調(diào)度信息
進(jìn)程名
進(jìn)程號(hào)
存儲(chǔ)信息
優(yōu)先級(jí)
當(dāng)前狀態(tài)
資源清單
'家族'關(guān)系,消息隊(duì)列指針
進(jìn)程的'并發(fā)性'
微觀是:
不同的進(jìn)程交替占用資源向前推進(jìn)
宏觀是:
不同的進(jìn)程一起向前推進(jìn)
方大熊(微信公眾號(hào))
函數(shù)fork()屬于系統(tǒng)調(diào)用的進(jìn)程控制類
進(jìn)程控制塊是用來(lái)內(nèi)存唯一標(biāo)識(shí)和管理進(jìn)程活動(dòng)的控制結(jié)構(gòu)
進(jìn)程從等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換就緒狀態(tài)時(shí)稱喚醒
單核處理機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程只能有一個(gè).(最多1個(gè),最少0個(gè))
單核處理器堵塞狀態(tài)會(huì)發(fā)生死鎖,進(jìn)程全部堵塞
處理器是幾核的,處于運(yùn)行狀態(tài)最多就幾個(gè)
運(yùn)行狀態(tài)最少是0
運(yùn)行狀態(tài)最多是核數(shù)
就緒狀態(tài)最多進(jìn)程減一
就緒狀態(tài)最少是0
fork()調(diào)用一次,返回兩次
文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針存放在:進(jìn)程控制快中
管程無(wú)法保證本身互斥
程序是有指令代碼,數(shù)據(jù)組成
線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體
撤銷進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是撤銷進(jìn)程PCB ,過(guò)程是:找到要被撤銷進(jìn)程的PCB,將它所在的隊(duì)列中除去,撤銷屬 于該進(jìn)程的一切"子孫進(jìn)程"釋放被撤銷進(jìn)程所占用的全部資源,并消去被撤進(jìn)程的ＰＣＢ
進(jìn)程控制塊（簡(jiǎn)稱ＰＣＢ）是用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)每一個(gè)進(jìn)程的，所以每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)與之相對(duì)的ＰＣＢ
ＰＣＢ是記錄每個(gè)進(jìn)程活動(dòng)狀態(tài)等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，必須常駐內(nèi)存
一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)變化不一定會(huì)引起另一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)變化
信號(hào)量的處值一定大于等于零，這是因?yàn)樾盘?hào)量表示資源的剩余數(shù)，資源數(shù)目不會(huì)是負(fù)數(shù)
進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是處理機(jī)調(diào)度的基本單位
進(jìn)程被掛起后，它的狀態(tài)可以為阻塞掛起狀態(tài)，或?yàn)榫途w掛起狀態(tài)
操作系統(tǒng)中引入Ｐ，Ｖ操作主要為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥與同步
進(jìn)程具有
并發(fā)性
動(dòng)態(tài)性
獨(dú)立性
指一個(gè)進(jìn)程是一個(gè)相對(duì)完整的只有分配單位
交往性
異步性
指每個(gè)進(jìn)程按照各種獨(dú)立的,不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)
Linux進(jìn)程有5種狀態(tài)
運(yùn)行狀態(tài)
中斷狀態(tài)
不可中斷狀態(tài)
僵尸狀態(tài)
停止?fàn)顟B(tài)
進(jìn)程堵塞
請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)
啟動(dòng)某種操作
新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)與無(wú)新工作可做
進(jìn)程的3種狀態(tài)模型
運(yùn)行狀態(tài)（Ｒｕｎｎｉｎｇ）
就緒狀態(tài)（Ｒｅａｄｙ）
阻塞狀態(tài)（等待狀態(tài)，Ｂｌｏｃｋｅｄ）
有可能狀態(tài)轉(zhuǎn)換是: 就緒態(tài) -> 運(yùn)行態(tài) 運(yùn)行態(tài) -> 阻塞態(tài) 阻塞態(tài) -> 就緒態(tài)
當(dāng)設(shè)備忙,進(jìn)程會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài),等待該資源釋放后才可以去使用
操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程的過(guò)程 ①申請(qǐng)空白PCB ②為新進(jìn)程分配資源 ③初始化進(jìn)程控制塊 ④將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列
進(jìn)程從堵塞轉(zhuǎn)換為掛起狀態(tài):語(yǔ)句是suspend()
目前常用進(jìn)程控制塊的組織方式
線性表方式
素引表方式
鏈接表方式
進(jìn)程程序控制的原語(yǔ)一般有
創(chuàng)建進(jìn)程
撤銷進(jìn)程
掛起進(jìn)程
激活進(jìn)程
堵塞進(jìn)程
喚醒進(jìn)程
改變進(jìn)程優(yōu)先級(jí)
改變進(jìn)程程序狀態(tài)是控制原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)
Pthread_join的含義是等待一個(gè)特定的線程退出
Pthread_yield表示線程讓出CPU
Pthread_create表示創(chuàng)建新線程的函數(shù)
Pthread_exit表示結(jié)束一個(gè)線程
Pthread_mutex_init()表示創(chuàng)建一個(gè)互斥量
進(jìn)程從堵塞轉(zhuǎn)換為掛起狀態(tài):語(yǔ)句是suspend()
引起進(jìn)程調(diào)度的原因: ①正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢 ②正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用堵塞語(yǔ)將自己堵塞起來(lái)進(jìn)入等待狀態(tài) ③正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用了堵塞原語(yǔ)操作 ④時(shí)間片已經(jīng)用完 ⑤就緒隊(duì)列中的某個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)
在搶占式調(diào)度系統(tǒng)中，進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)的可能原因有
進(jìn)程創(chuàng)建完成
時(shí)間片用完
和被調(diào)度程序占處理機(jī)
采用非搶占式調(diào)度的操作系統(tǒng)中.執(zhí)行調(diào)度有以下幾種情況:
正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行且完畢
正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用堵塞原語(yǔ)將自己堵塞起賴記錄等待狀態(tài)
正在執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)用了堵塞原語(yǔ)操作,并且因?yàn)橘Y源不足而被堵塞;
調(diào)用了喚醒原語(yǔ)操作激活了等待資源的進(jìn)程,時(shí)間片用完
非搶占式調(diào)度策略的系統(tǒng)中，引起進(jìn)程調(diào)度的因素有：
正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢或因發(fā)生某事件而不能繼續(xù)執(zhí)行
執(zhí)行中的進(jìn)程因提出Ｉ／Ｏ請(qǐng)求而暫停執(zhí)行
在進(jìn)程通信或同步過(guò)程中執(zhí)行了某種原語(yǔ)操作Ｐ操作，阻塞，掛起原語(yǔ)
此外，在可剝奪調(diào)度中，有比當(dāng)前進(jìn)程優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程記錄就緒隊(duì)列
在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)中，時(shí)間片用完
操作系統(tǒng)中進(jìn)程調(diào)度策略
FCFS(先來(lái)先服務(wù))最短作業(yè)優(yōu)先
最短剩余時(shí)間優(yōu)先
時(shí)間片輪轉(zhuǎn)
多級(jí)反饋隊(duì)列算法
最短進(jìn)程優(yōu)先
引起創(chuàng)建進(jìn)程事件： ①用戶登錄 ②系統(tǒng)初始化 ③用戶系統(tǒng)調(diào)用 ④初始化批量處理作業(yè)
引入線程的主要目的 A. 提高并發(fā)度 B. 減少通信開銷 C. 線程之間的切換時(shí)間短 D. 每個(gè)線程可以擁有獨(dú)立的棧
進(jìn)程（線程）調(diào)度的主要功能有：
根據(jù)一定的調(diào)度算法選擇被調(diào)度的進(jìn)程（線程）
將ＣＰＵ分配給選中的進(jìn)程（線程）
將換下的進(jìn)程（線程）的現(xiàn)場(chǎng)信息保存到進(jìn)程進(jìn)程控制塊中
將選中的進(jìn)程（線程）的現(xiàn)場(chǎng)信息送入到相應(yīng)寄存器中
進(jìn)程線程調(diào)度的時(shí)機(jī)有：
運(yùn)行完畢
自我阻塞
時(shí)間片用完
所需資源沒(méi)有準(zhǔn)備好
出現(xiàn)錯(cuò)誤
運(yùn)行大量批處理作業(yè)的大型計(jì)算機(jī)中心
設(shè)計(jì)目的３個(gè)指標(biāo)：
吞吐量
周轉(zhuǎn)時(shí)間
ＣＰＵ利用率
線程描述記錄的信息有
線程ＩＤ
指令地址寄存器
處理器寄存器
硬件設(shè)備寄存器
?，F(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)等少量線
程私有信息
線程實(shí)現(xiàn)方式３種
用戶級(jí)線程
內(nèi)核級(jí)線程
混合實(shí)現(xiàn)方式
程序并發(fā)執(zhí)行與程序順序執(zhí)行相比較特征
并發(fā)性在執(zhí)行期間具有互相制約關(guān)系
程序與計(jì)算不再一一對(duì)應(yīng)
并發(fā)程序執(zhí)行結(jié)果不可再現(xiàn)
實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法設(shè)計(jì)目的
滿足截止時(shí)間要求
滿足可靠性要求
不同的進(jìn)程由設(shè)計(jì)目標(biāo)不同而具備不同的進(jìn)程
兩大類
計(jì)算密集型進(jìn)程
Ｉ／Ｏ密集型進(jìn)程
4.并發(fā)與同步
進(jìn)程同步
指多個(gè)進(jìn)程中發(fā)生的事件存在某種時(shí)序關(guān)系
必須協(xié)同動(dòng)作
互相配合
以共同完成一個(gè)任務(wù)
異步環(huán)境
一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約而互相發(fā)送消息
進(jìn)行互相合作,互相等待使得各進(jìn)程一點(diǎn)的速度執(zhí)行的過(guò)程稱為進(jìn)程間的同步
方大熊 P , V 操作可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步,進(jìn)程互斥,進(jìn)程的前趨關(guān)系 P ,V操作對(duì)共享資源的使用進(jìn)行保護(hù)時(shí),對(duì)該共享資源讀寫的代碼段稱:臨時(shí)界 同步機(jī)制應(yīng)該遵循的準(zhǔn)則有如下4條:空閑則則入,忙則等待,有限等待,讓權(quán)等待 臨界資源是指每次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源 p v 操作由p操作原語(yǔ)和V操作原語(yǔ)組成(原語(yǔ)是不可中斷的過(guò)程)對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作 操作系統(tǒng)一般只提供要共享的內(nèi)存空間 程序開發(fā)人員的責(zé)任是互斥共享
設(shè)置緩沖區(qū)
緩解處理機(jī)
設(shè)備之間速度的矛盾
減少對(duì)CPU的I/O中斷次數(shù)
提高資源利用率和系統(tǒng)效率
交互關(guān)系的競(jìng)爭(zhēng)
兩個(gè)相互不感知(完全不了解其進(jìn)程是否存在)
相互感知程序
相互不感知(完全了解其他進(jìn)程的存在)
間接感知(雙方都與第三方交互,如共享資源)
直接感知(雙方直接交互,如通信)
交互關(guān)系
競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系
通過(guò)共享進(jìn)行協(xié)作
通過(guò)通信進(jìn)行協(xié)作
一個(gè)進(jìn)程對(duì)其他進(jìn)程的影響
一個(gè)進(jìn)程的操作對(duì)其他進(jìn)程的結(jié)果無(wú)影響
一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴于從其他進(jìn)程獲取的信息
一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴從其他進(jìn)程獲取的信息
潛在的控制問(wèn)題
互斥,死鎖,(可釋放資源,饑餓)
互斥,死鎖(可釋放資源),饑餓
死鎖,饑餓
進(jìn)程通信時(shí)
已滿的郵件槽,發(fā)送進(jìn)程不能再申請(qǐng)互斥鎖
共享內(nèi)存
最合適傳送大量的信息
保證計(jì)算機(jī)中臨界資源的正確使用
進(jìn)程在對(duì)臨界資源訪問(wèn)前,必須調(diào)用進(jìn)入?yún)^(qū)代碼
臨界區(qū)
指進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的一段代碼
管程
由一個(gè)過(guò)程,變量,及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等組成的集合
組成一個(gè)特殊的模塊或軟件包
進(jìn)程可在任何需要的時(shí)候調(diào)用管程中的過(guò)程
不能在管程之外聲明的過(guò)程中直接訪問(wèn)管程內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
管程4個(gè)部門組成
管程名稱
共享數(shù)據(jù)的說(shuō)明
對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的一組過(guò)程
對(duì)共享數(shù)據(jù)賦初值的語(yǔ)句
不可搶占
最高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先
生產(chǎn)者往緩沖區(qū)放產(chǎn)品
之前要使用P操作確保緩沖區(qū)有空槽
即信號(hào)量表示的資源還有空閑
共享內(nèi)存
Unix下的多進(jìn)程之間的通信方法
通常用于一個(gè)程序的多進(jìn)程間通信
實(shí)際上多個(gè)程序間也可以通過(guò)共享內(nèi)存
不需要多份內(nèi)容的拷貝來(lái)傳遞信息,
特點(diǎn)是可以高效的共享大量信息
直接通信方式中
系統(tǒng)提供的發(fā)送原語(yǔ):send(receiver,message)
消息機(jī)制
實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間信息交換的通信方式
共享內(nèi)存
實(shí)現(xiàn)兩組進(jìn)程間信息交換的方式
要解決兩個(gè)問(wèn)題
一是怎么樣提供共享內(nèi)存:
二是公共內(nèi)存中的讀寫互斥問(wèn)題
說(shuō)明
在相互通信的進(jìn)程之間設(shè)一個(gè)公共區(qū)域
一組進(jìn)程向該公共區(qū)域
另一個(gè)進(jìn)程從公共區(qū)域讀
通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)兩組進(jìn)程間的信息交換
管道通信
實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)通信的方式
優(yōu)點(diǎn)
傳送數(shù)據(jù)量大
缺點(diǎn)
通信速度較慢
管程的互斥
由管程本身性能實(shí)現(xiàn)的
管程中一次只能有一次進(jìn)程可以在管程內(nèi)活動(dòng)
信息通信方式可以完成進(jìn)程通信
優(yōu)點(diǎn)
不必直接建立聯(lián)系
沒(méi)有處理時(shí)間上的限制
發(fā)送者可以在任何時(shí)間發(fā)信
接受者可以在任何時(shí)間收信
"消息緩存"通信方式
在內(nèi)存中開辟諾干區(qū)域
發(fā)送進(jìn)程申請(qǐng)一個(gè)區(qū)域
并將信息送入
插入到進(jìn)程的相應(yīng)隊(duì)列中,之后通知接收進(jìn)程
"信箱"通信方式
首先創(chuàng)建一個(gè)鏈接兩個(gè)進(jìn)程的通信機(jī)制
把信息送入該機(jī)制
發(fā)送進(jìn)程和接受進(jìn)程不直接建立關(guān)系
接受進(jìn)程可以任何時(shí)刻從該機(jī)制中取走信息
"管道"通信方式
發(fā)送進(jìn)程創(chuàng)建好鏈接兩個(gè)進(jìn)程的一個(gè)打開的共享文件
寫入數(shù)據(jù)流
接收進(jìn)程需要時(shí)可以從該共享文件讀出數(shù)據(jù)
寫入和讀出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是可變的
進(jìn)程運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的地址超出其地址空間
則發(fā)生了地址越界
靜態(tài)重定位
把程序中的指令地址和數(shù)據(jù)地址全部轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址
使得地址轉(zhuǎn)換工作在程序開始執(zhí)行前完成
在程序執(zhí)行過(guò)程中無(wú)需再進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換工作
P , V操作不足:
程序不易讀
程序不利于修改和維修
正確性難以保證
消息緩沖通信機(jī)制
消息緩沖區(qū)
消息隊(duì)列首地址
同步互斥信號(hào)量
同步互斥信號(hào)量
TS指令(Test&Set)實(shí)現(xiàn)互斥的算法
測(cè)試鎖變量的值
如為1
重復(fù)執(zhí)行本命令,不斷重復(fù)測(cè)試變量的值
如為0
則立即將鎖變量值置為1,進(jìn)入臨界區(qū)
測(cè)試并設(shè)置指令是一條完整的指令
而在一條指令的執(zhí)行中間是不會(huì)被中斷的
保證了鎖的測(cè)試和關(guān)閉的連續(xù)性退出臨界區(qū)時(shí),將鎖變量測(cè)試值設(shè)為0
管程管理的對(duì)象
共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作過(guò)程
并發(fā)進(jìn)程間存在的關(guān)系有:
直接感知:互相間直接交互, 如通信
間接感知:雙方都與第三方交互 如共享資源
互相不感知:互相間不了解其他進(jìn)程的存在
并發(fā)進(jìn)程由于存在著互相制約關(guān)系會(huì)產(chǎn)生諾干問(wèn)題:
同步問(wèn)題
互斥問(wèn)題
死鎖問(wèn)題
饑餓問(wèn)題
操作系統(tǒng)中采用的進(jìn)程同步機(jī)制應(yīng)遵循以下幾條準(zhǔn)則:
空閑則入
忙則等待
有限等待
讓權(quán)等待
解決進(jìn)程互斥通常有兩種再發(fā):
一是由競(jìng)爭(zhēng)各方平等協(xié)商
二是引入進(jìn)程管理者
使用硬件方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥優(yōu)點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
使用范圍廣
支持多個(gè)臨界區(qū)
簡(jiǎn)單
缺點(diǎn):
不能實(shí)現(xiàn)"讓權(quán)等待"
導(dǎo)致"饑餓"
Peterson算法
是一個(gè)實(shí)現(xiàn)互斥鎖的并發(fā)程序設(shè)計(jì)算法
Test-and-Set
簡(jiǎn)稱TS
用于實(shí)現(xiàn)互斥訪問(wèn)臨界資源
Swap或Exchange指令
是寄存器和儲(chǔ)存內(nèi)容交換的指令
可用于信號(hào)量操作
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)之間的同步或互斥
信號(hào)量機(jī)制是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的重要方法
分派器(Dispater)
是實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度策略之一
不是進(jìn)程互斥方法
信箱通信機(jī)制中接收原語(yǔ)Receive()操作功能是
從指定信箱中取出一封信,存放到指定的內(nèi)存地址中
公眾號(hào)【方大熊】思維導(dǎo)圖查缺補(bǔ)漏
完整版本覆蓋計(jì)算機(jī)四級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程師等級(jí)考試兩科的知識(shí)點(diǎn)
最后兩節(jié)銀行家算法包括多選題?？贾R(shí)點(diǎn)（重點(diǎn)必看）
字?jǐn)?shù)限制還剩下好多，完整版本PDF，微信公眾號(hào)【方大熊】
