第一章：概述
什么是操作系統(tǒng)？
是一段一直運行在計算機上的程序
是資源的分配者
向上管理軟件向下管理硬件
為用戶提供良好接口
中斷的概念？
中斷指當(dāng)出現(xiàn)需要時，CPU暫時停止當(dāng)前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。
中斷向量的概念？
各種設(shè)備的中斷處理子程序的地址數(shù)組
什么是系統(tǒng)調(diào)用？
由操作系統(tǒng)實現(xiàn)提供的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的集合即(Application Programming Interface，API)。是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。
內(nèi)存是什么？
內(nèi)存是處理器可以直接訪問的唯一的大容量存儲區(qū)域，他通常是用被稱為動態(tài)隨機訪問內(nèi)存的半導(dǎo)體技術(shù)來實現(xiàn)的，是一組內(nèi)存字的數(shù)組，每個字都有其地址。
存儲系統(tǒng)的速度
寄存器>高速緩存>主存>電子磁盤 >磁盤> 光盤 >磁帶
什么是DMA及其工作原理？（課本第十頁有解釋）
DMA即直接內(nèi)存訪問模式，簡單來說，總線控制權(quán)在CPU“手上”，外連設(shè)備無權(quán)直接訪問內(nèi)存，需要CPU參與，但DMA控制器從CPU那“偷出”幾個時鐘來控制總線，讓外連設(shè)備可以直接訪問內(nèi)存，這樣外連設(shè)備的讀寫就不需要CPU參與，降低了CPU的占用率。（通俗解釋版本） 是一種不經(jīng)過CPU而直接從內(nèi)存存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換模式，在DMA模式下，CPU只須向DMA控制器下達指令，讓DMA控制器來處理數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢再把信息反饋給CPU，這樣就很大程度上減輕了CPU資源占有率，可以大大節(jié)省系統(tǒng)資源。（答題版本） 什么是多道程序系統(tǒng)？（課本11頁）多處理器系統(tǒng)也稱并行系統(tǒng)或者是緊耦合系統(tǒng)，這類系統(tǒng)有多個緊密通信的CPU，他們共享計算機總線，有時還有時鐘、內(nèi)存和外設(shè)等。 多道程序系統(tǒng)的優(yōu)點？1、增加吞吐量2、規(guī)模經(jīng)濟3、增加可靠性 非對稱多處理系統(tǒng)每個處理器都有各自特定的任務(wù)，一個主處理器控制系統(tǒng)，其他處理器或者向主處理器要任務(wù)或者完成預(yù)定任務(wù)對稱多處理系統(tǒng)每個處理器都要完成操作系統(tǒng)的任務(wù)，所有處理器對等，沒有主從關(guān)系 什么是多道程序設(shè)計？是在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互穿插的運行。 兩個或兩個以上程序在計算機系統(tǒng)中同處于開始到結(jié)束之間的狀態(tài)。目的是為了提高CPU的利用率，充分發(fā)揮計算機系統(tǒng)部件的并行性 什么是分時系統(tǒng)？分時系統(tǒng)是多道程序設(shè)計邏輯上的一個延伸。把處理機時間劃分成很短的時間片輪流地分配給各個聯(lián)機作業(yè)使用。如果某個作業(yè)在分配給他的時間片用完之前計算還未完成，該作業(yè)就暫時中斷，等待下一輪繼續(xù)計算。此時處理機讓給另一個作業(yè)使用。此時，多個用戶分享使用同一臺計算機。多個程序分時共享硬件和軟件資源，分時系統(tǒng)具有多用戶性和交互性。（寶寶結(jié)合課本15頁和百度百科加百度知道暖心歸納的） 作業(yè)池在分時和多道程序設(shè)計中需要在存儲器中同時保存多個作業(yè)，但主存較小不能容納太多作業(yè)，所以這些作業(yè)開始儲存在磁盤上，這個儲存地址叫作業(yè)池 作業(yè)調(diào)度在作業(yè)池中選擇作業(yè)進入內(nèi)存，這樣的決策叫做作業(yè)調(diào)度 CPU調(diào)度如果有多個任務(wù)要執(zhí)行，系統(tǒng)必須做出選擇讓其中一個執(zhí)行，這個決策叫做CPU調(diào)度 雙重模式操作（重點中的重點)指用戶模式和（內(nèi)核模式或者系統(tǒng)模式或者特權(quán)模式） 模式位的設(shè)立是用來表示當(dāng)前模式（1代表用戶模式，0代表內(nèi)核模式） 特權(quán)指令特權(quán)指令指具有特殊權(quán)限的指令。這類指令只用于操作系統(tǒng)或其他系統(tǒng)軟件，一般不直接提供給用戶使用它主要用于系統(tǒng)資源的分配和管理，包括改變系統(tǒng)工作方式，檢測用戶的訪問權(quán)限，修改虛擬存儲器管理的段表、頁表，完成任務(wù)的創(chuàng)建和切換等。 常見的特權(quán)指令
有關(guān)對I/O設(shè)備使用的指令 如啟動I/O設(shè)備指令、測試I/O設(shè)備工作狀態(tài)和控制I/O設(shè)備動作的指令等。
有關(guān)訪問程序狀態(tài)的指令 如對程序狀態(tài)字（PSW）的指令等。
存取特殊寄存器指令 如存取中斷寄存器、時鐘寄存器等指令。
轉(zhuǎn)換到用戶模式就是一個特權(quán)指令（課本17頁）第二章：操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)調(diào)用（重點）課本41頁圖系統(tǒng)調(diào)用類型分為五大類：進程控制、文件管理、設(shè)備管理、信息維護、通信操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1、簡單結(jié)構(gòu)可以訪問硬件，不穩(wěn)定2、分層方法系統(tǒng)模塊化，分層法的優(yōu)點在于構(gòu)造和調(diào)試的簡單化3、微內(nèi)核將所有非基本部分從內(nèi)核中移走，并將它們實現(xiàn)為系統(tǒng)程序或者是用戶程序，微內(nèi)核通常包括最小的進程和內(nèi)存管理以及通信功能 優(yōu)點：便于擴充操作系統(tǒng)，所有的新服務(wù)可以在用戶空間增加，因而不需要修改內(nèi)核。 第三章：進程 什么是進程（也叫作業(yè)）？進程是執(zhí)行中的程序，是具有某一功能的程序，是在某一數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行過程，是資源分配和調(diào)度的獨立單元。還包括有程序計數(shù)器、處理器寄存器、進程堆棧段等。進程的特性：并發(fā)性和動態(tài)性 進程的狀態(tài)：重點：（73頁進程狀態(tài)圖）新的、運行、等待、就緒、終止 進程控制塊（PCB）重點圖（74頁+82頁代碼）(產(chǎn)生中斷時PCB怎么活動，也就是上下文切換）包括：進程狀態(tài)、進程編號、程序計數(shù)器、寄存器... 3.4（85頁——90頁）全是重點進程間通信 進程間關(guān)系分為獨立進程和協(xié)作進程協(xié)作進程分為共享內(nèi)存和消息傳遞 While(true) While(((in+1)%size)==out);Buffer[in]=nextproducer;In=(in+1)%size;}生產(chǎn)者進程
While（true)
While(in==out)
;
Nextconsumer=buffer[out];
Out=(out+1)%size;
}
消費者進程
第四章：線程
什么是線程？
線程是CPU使用的基本單元，它由線程ID、程序計數(shù)器、寄存器集合和棧組成。它與屬于同一進程的其他線程共享代碼段、數(shù)據(jù)段和其他資源。
多線程的優(yōu)點？
響應(yīng)度高
資源共享
經(jīng)濟
多處理器體系結(jié)構(gòu)的利用（增加了并發(fā)功能）
什么是線程？
線程是CPU使用的基本單元，它由線程ID、程序計數(shù)器、寄存器集合和棧組成
它與屬于同一進程的其他線程共享代碼段、數(shù)據(jù)段和其他資源。
如果直接使用進程并發(fā)，會產(chǎn)生什么問題？
進程創(chuàng)建很耗時間與資源，使系統(tǒng)性能下降
進程與線程的對比
從調(diào)度方面：
線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而進程作為資源擁有的基本單位
從資源方面：
進程間相互獨立，同一進程的各線程間共享資源。線程自己不擁有系統(tǒng)資源，某進程內(nèi)的線程在其它進程不可見。
從并發(fā)方面：
在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間亦可以并發(fā)執(zhí)行，使得操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，從而能更加有效地提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量。但進程并發(fā)代價大，線程代價小
從執(zhí)行方面：
忘了....(哈哈..如果知道補充好告訴偶哦）
用戶級線程
指不需要內(nèi)核支持而在用戶程序中實現(xiàn)的線程，其不依賴于操作系統(tǒng)核心，應(yīng)用進程利用線程庫提供創(chuàng)建、同步、調(diào)度和管理線程的函數(shù)來控制用戶線程。
內(nèi)核級線程
由操作系統(tǒng)內(nèi)核創(chuàng)建和撤銷。內(nèi)核維護進程及線程的上下文信息以及線程切換。
以下是用戶級線程和內(nèi)核級線程的區(qū)別
用戶級線程的程序?qū)嶓w是運行在用戶態(tài)下的程序，而內(nèi)核支持線程的程序?qū)嶓w則是可以運行在任何狀態(tài)下的程序
內(nèi)核線程的優(yōu)點:
當(dāng)有多個處理機時，一個進程的多個線程可以同時執(zhí)行
缺點：
由內(nèi)核進行調(diào)度
用戶進程優(yōu)點：
線程的調(diào)度不需要內(nèi)核直接參與，控制簡單
可以在不支持線程的操作系統(tǒng)中實現(xiàn)
代價比內(nèi)核線程小
缺點：
多個處理機下，同一個進程中的線程只能在同一個處理機下時分復(fù)用
線程池
為了限制線程的數(shù)量，在進程開始時，先創(chuàng)建好一定數(shù)量的線程，放到池中，等待服務(wù)的使用
優(yōu)點：
先創(chuàng)建好了線程，處理速度快；
線程池限制了線程的數(shù)量，對那些不能支持數(shù)量大線程并發(fā)的系統(tǒng)非常重要；
第五章：CPU調(diào)度
CPU調(diào)度的背景和概念（重點）
為了解決單處理器CPU利用率低的問題，采用多道程序設(shè)計，此時會有多個進程在內(nèi)存中，當(dāng)其中一個進程執(zhí)行一段時間后必須等待時，此時操作系統(tǒng)會奪走CPU的使用權(quán)交給另一個進程，這就是CPU調(diào)度
分派程序（重點）
其實就是將CPU使用權(quán)交給短期調(diào)度選擇的進程的過程
功能
切換上下文
切換到用戶模式
跳轉(zhuǎn)到用戶程序的合適 位置，以重啟程序
周轉(zhuǎn)時間：進程完全結(jié)束的時間減去進程到達的時間
調(diào)度算法（重點）
FCFS
Easy......
了解護航效應(yīng)（convoy effect）的概念
SJF（最小等待時間）
1、非搶占
若進程到達時間都是同一時間：
則操作系統(tǒng)會直接根據(jù)作業(yè)時間的大小進行選擇（必須完整的執(zhí)行完一個進程再換到另一個進程）
若進程到達時間都不是同一時間：
則操作系統(tǒng)在最短時間作業(yè)選擇的時候，開始只考慮已經(jīng)到了的進程，當(dāng)執(zhí)行完一個進程后（必須完整的執(zhí)行完一個進程再換到另一個進程），又有進程到達，則把該進程納入考慮范圍內(nèi)，繼續(xù)進行最短時間作業(yè)選擇...
2、搶占
若進程到達時間都是同一時間：
則與非搶占是一樣的效果.....
若進程到達時間都不是同一時間：
則執(zhí)行搶占的方法（參考141頁的例子，有搶占和非搶占）
優(yōu)先級調(diào)度算法
若進程到達時間都是同一時間：
直接按照優(yōu)先級進行選擇
若進程到達時間不是同一時間：
開始只考慮已經(jīng)到了的進程，當(dāng)執(zhí)行完一個進程后（必須完整的執(zhí)行完一個進程再換到另一個進程），又有進程到達，則把該進程納入考慮范圍內(nèi)，繼續(xù)按照優(yōu)先級進行選擇...
輪轉(zhuǎn)法調(diào)度（最快響應(yīng)）
Easy...不做詳解
多級隊列調(diào)度（了解概念即可）
進程分配到獨立的隊列中，每個隊列有自己獨立的調(diào)度算法，只能在這個隊列中
多級反饋隊列調(diào)度（了解概念即可）
進程分配到獨立的隊列中，每個隊列有自己獨立的調(diào)度算法，但進程可以根據(jù)執(zhí)行效果在不同隊列中流動
了解概念即可
親和性
課本148
負載平衡
將工作平均分配到多個等待的處理器中，防止其中一個處理器壓力山大...
確定模型
1、分析評估法
用一套評估方法去給模型打分
2、確定模型法
直接用數(shù)據(jù)去測試模型，看看結(jié)果
第六章：進程同步
臨界區(qū)問題（重點 critical section，理解概念）
互斥、前進、有限等待（對應(yīng)洋文一定要知道呀）
（mutual exclusion、progress、bounded waiting）
硬件同步（了解即可）
信號量（重點中的重點，算法大題應(yīng)該就是它）
Wait（s) signal (s){
While(s<=0) s++;
; }
S--;
}
該方法常用，但出現(xiàn)了
實現(xiàn)（重點）
忙等待：
就是當(dāng)有一個進程在臨界區(qū)的時候，任何試圖進入其臨界區(qū)的進程都必須在進入代碼連續(xù)循環(huán)
三個重點內(nèi)容 經(jīng)典同步問題
1、有限緩沖問題
該算法適用于解決生產(chǎn)者消費者問題，一般需要定義一個緩沖區(qū)大小的變量empty 初始化為n ,一個full初始化為0，表示正在緩沖區(qū)的個數(shù)，mutex初始化為1，用于實現(xiàn)互斥，用這三個變量就能解決這類問題 177頁
2、讀者寫者問題
課本中程序同時達到目的為
1、沒有寫的時候，后續(xù)讀的直接進入
2、有一個在寫，后續(xù)的讀和寫都得等待
3、有一個在讀，后續(xù)的讀繼續(xù)讀，寫進入等待
具體怎么實現(xiàn)的看178頁代碼啦~
3、哲學(xué)家進餐問題
簡單來說，就是一個wait（a[i]）;一個wait（a[i+1]%5）
這兩個wait后如果哲學(xué)家進入了臨界區(qū)，就表示這個哲學(xué)家此時占用了他相鄰的兩根筷子，別人就不能用了，知道signal(a[i]) 和signal(a[i+1]%5) ，說明吃完了放下筷子進入思考...
管程（了解）
第七章：死鎖
死鎖和死鎖狀態(tài)的概念
在多道程序環(huán)境下，多個進程可能競爭一定數(shù)量的資源。某個進程申請資源，如果這時資源不可用，那么該進程進入等待狀態(tài)。如果所申請的資源被其他等待進程占有，那么該等待進程可能再也無法改變其狀態(tài)。這種情況稱為死鎖 deadlock。
當(dāng)一組進程的每個進程都在等待一個事件，而這一事件只能有這一組進程的另一個進程所引起，那么這組進程就處于死鎖狀態(tài)。
必要條件
互斥、占有并等待、非搶占、循環(huán)等待
資源分配圖
沒有環(huán)，一定沒有死鎖；有環(huán)，只是有可能有死鎖（若每個資源只有一個實例，則有環(huán)就必然死鎖，這也是 為什么只有一個實例的時候，可以采用資源分配圖算法，而有多個的時候一般使用銀行家算法）
死鎖處理方法
1、死鎖預(yù)防
讓四個必要條件其中一個不滿足就行，在必要條件之前加上否定就行
2、死鎖避免
安全序列
系統(tǒng)能按某個順序給每個進程分配資源而能避免死鎖，這個順序就是安全序列
安全狀態(tài)無死鎖，不安全狀態(tài)只是可能導(dǎo)致死鎖
安全序列不是唯一的，滿足條件即可，但考試基本老師會給只有唯一的安全序列的套路，哈哈，便于批卷
資源分配圖算法：
用于每個資源有單個實例的情況
銀行家算法：
安全性算法
就是尋找能給所有進程分配資源的一個安全序列
課本222頁的舉例是必考題
資源請求算法
當(dāng)一個進程請求資源的時候，先判斷有沒有那么多給它，如果有，再判斷如果給它，新狀態(tài)下有沒有安全序列
死鎖恢復(fù)辦法
進程終止
資源搶占
第八章：內(nèi)存管理
內(nèi)存概念：
內(nèi)存是處理器可以直接訪問的唯一的大容量存儲區(qū)域，他通常是用被稱為動態(tài)隨機訪問內(nèi)存的半導(dǎo)體技術(shù)來實現(xiàn)的，是一組內(nèi)存字的數(shù)組，每個字都有其地址。
輸入隊列：也叫作業(yè)池，在磁盤上等待調(diào)入進內(nèi)存的進程
CPU產(chǎn)生的地址叫邏輯地址，也叫虛地址、可重定位地址
MMU：內(nèi)存管理單元，完成虛地址到物理地址的映射
邏輯地址+基地址（存在于重定位寄存器也叫基地址寄存器中)=物理地址
動態(tài)加載：課本240
滾入、滾出了解概念
連續(xù)內(nèi)存分配
外部碎片：
進程塊之間的空閑內(nèi)存
內(nèi)部碎片：
分配給進程的內(nèi)存大于它所需要的，多出來的那部分
重點（分頁）
分頁使得內(nèi)存非連續(xù)
物理內(nèi)存中的塊叫幀，邏輯內(nèi)存上的塊叫頁
將邏輯地址通過頁表映射到物理內(nèi)存地址的計算：
1、首先找到邏輯地址的頁號p(也就是在邏輯地址上是第幾塊）
2、用找到的p通過頁表直接找到物理地址上幀的塊數(shù)m
3、頁偏移是指這個邏輯地址在其所在的那個頁塊偏移的數(shù)，不是從最開始數(shù)，只是從其所屬的塊開始數(shù)，在第一就偏移0....
4、m乘以幀的大小加上頁偏移就是物理內(nèi)存地址
分頁技術(shù)不會產(chǎn)生外部碎片
內(nèi)部碎片的計算：
比如 100大小的進程
頁大小是30（幀和頁一樣大也是30），需要3個幀，但還有10的內(nèi)存，也需要分配一個幀，所以產(chǎn)生了30-10=20的內(nèi)部碎片
TLB：
轉(zhuǎn)換表緩沖區(qū)
有效內(nèi)存訪問時間：和求期望類似
效內(nèi)存訪問時間=概率一時間一+概率二時間二...自己體會
頁表結(jié)構(gòu)（了解）
分段（重點內(nèi)容）
也是一種非連續(xù)分配
其邏輯地址由<segment-number,offset>組成
段表的概念 還有圖（課本261頁)不做解釋了...
段表的目的：
將二維的用戶定義地址映射為一維地址
.頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。
在頁式管理系統(tǒng)中，用戶程序中使用的地址稱為 邏輯地址 ，實際訪問主存時由系統(tǒng)將它轉(zhuǎn)化為 物理地址 。
分頁管理是把內(nèi)存分為大小相等的區(qū)，每個區(qū)稱為頁幀(或頁框)，而把程序的邏輯空間分為若干頁，頁的大小與頁幀的大小 相等 。
在分頁存儲管理中，為了加快地址變換速度，頁面大小的值常取2的整數(shù)次冪。
在請求式分頁系統(tǒng)中，被調(diào)出的頁面又立刻被調(diào)入，這種頻繁的調(diào)頁現(xiàn)象稱為顛簸。
分段管理中，若邏輯地址中的段內(nèi)地址大于段表中該段的段長，則發(fā)生 地址越界中斷。
段頁式存儲管理中，每道程序都有一個 段 表和若干個 頁 表。
頁式管理系統(tǒng)的邏輯地址結(jié)構(gòu)由 頁號 和 頁內(nèi)位移 組成。
分段管理中的地址映射過程是：首先找到該作業(yè)段表的 起始地址 ，然后根據(jù)邏輯地址中的 段號 去查找段表得到該段的內(nèi)存起始地址，再與邏輯地址中的 段內(nèi)位移 相加得到物理地址。
請求分頁存儲管理也稱為動態(tài)頁面管理，不是把一個進程映象的所有頁面一次性全部裝入內(nèi)存，而只裝入一部分，其余部分在執(zhí)行中動態(tài)調(diào)入。
在段頁式管理中，邏輯地址分解為段號、頁號、頁內(nèi)位移 三部分。
第九章：虛擬內(nèi)存
背景（重點）
將用戶看到的邏輯內(nèi)存和物理內(nèi)存分開
只將部分程序放入內(nèi)存就能執(zhí)行
邏輯地址空間可以比物理內(nèi)存空間大
許多情況下整個程序不是必須的
優(yōu)點：比實際空間大
不必擔(dān)心內(nèi)存空間的限制
允許地址空間被多個進程共享
虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)：
按需調(diào)頁（demand paging）
顧名思義，在需要某段程序的時候?qū)⑵湔{(diào)人內(nèi)存的技術(shù)
275頁重點內(nèi)容，老師說應(yīng)該背下來
純粹按需調(diào)頁
支持按需調(diào)頁的硬件
頁表
次級存儲器
產(chǎn)生頁錯誤有兩種情況
1、不允許訪問
2、未調(diào)入內(nèi)存，需要在后備存儲中將其調(diào)入
寫時復(fù)制（了解原理）
頁面置換（重點）
基本頁置換
如果沒有空閑幀就查找當(dāng)前沒有使用的幀，并將其釋放（犧牲幀），然后將其內(nèi)容寫到交換空間，并改變頁表和幀表
引用串的計算（重點）：
會給定一組地址
如
0100,0432,0103,0104，0890....
如果頁大小是100B
則將所有地址除以頁大小100，向下取整后
得1、4、1、1、8
第三步，將相鄰的相同的數(shù)合為一個就行（也就是將兩個相鄰相同的1，保留一個就行）
得1、4、1、8
FIFO頁置換：
替換最早進入的
這個...不好說明，很簡單，課本284頁
最優(yōu)置換（OPT)：
替換最久將會被使用的
雖然名字為最優(yōu)，但后期預(yù)測其實是很難的，所以2很多時候
課本285頁
LRU頁置換：（重點）
替換最久沒有被使用的
詳細對比見附錄1
幀分配（了解即可）
系統(tǒng)顛簸（thrashing 重點中的重點）
什么是顛簸？產(chǎn)生顛簸的原因是什么？
（1）顛簸是由于內(nèi)存空間競爭引起的。當(dāng)需要將一個新頁面調(diào)入內(nèi)存時，因內(nèi)存空間緊張，不得不將一個舊頁面置換出去，而剛剛置換出去的舊頁面可能又要被使用，因此需要重新將它調(diào)入。若一個進程頻繁地進行頁面調(diào)入調(diào)出，勢必加大系統(tǒng)的開銷，使系統(tǒng)運行效率降低。通常稱這種現(xiàn)象為該進程發(fā)生了顛簸。（2）產(chǎn)生顛簸的原因主要有：系統(tǒng)內(nèi)的進程數(shù)量太多，致使一個進程分得的存儲塊過少；系統(tǒng)采取的置換算法不夠合理。
工作集合模型：
沒聽，那節(jié)課后邊睡著了
第十章：文件（這章以后基本只考概念）
文件屬性：
名稱、標識符、類型、位置、大小、保護、時間、日期和用戶標識
文件操作：
創(chuàng)建文件、寫文件、讀文件（維護一個讀位置的指針）、在文件中重定位（也叫文件尋址）、刪除文件（釋放空間，也就是全部刪除）、截短文件（刪除內(nèi)容保留屬性）
首次使用文件時，調(diào)用open（），操作系統(tǒng)維護一個包含打開文件的信息表（打開文件表）
系統(tǒng)調(diào)用open（）通常返回一個指向打開文件表中的一個條目的指針。
解決多個進程打開同一文件的問題：
操作系統(tǒng)采用兩級內(nèi)部表，分別是進程的表和整個系統(tǒng)的表
四個概念324頁
文件指針
文件打開計數(shù)器
文件磁盤位置
訪問權(quán)限
文件類型（了解）
訪問方法（重點）
順序訪問
磁帶類型，文件信息按順序一個一個處理，并且自動前移文件指針，以跟蹤IO位置
適用于順序訪問設(shè)備，也適用于隨機訪問設(shè)備
直接訪問（相對訪問）
基于文件的磁盤模型
文件由固定長度的邏輯記錄組成，以允許程序按任意順序進行快速讀寫
對訪問大量信息極為有用（數(shù)據(jù)庫經(jīng)常使用）
其他訪問方式
在直接訪問的基礎(chǔ)上，建立一個文件索引（索引包里包括文件塊的指針），查找文件時，首先搜索索引，再根據(jù)指針直接訪問文件
目錄結(jié)構(gòu)
存儲結(jié)構(gòu)
磁盤分區(qū)：
一個磁盤上裝有多個文件系統(tǒng)，或一部分用于文件系統(tǒng)而另一部分用于其他地方，如交換空間或非格式化的磁盤空間
卷：
帶有文件系統(tǒng)的磁盤分區(qū)叫卷
目錄概述
記住相關(guān)操作，除了基本的創(chuàng)建、刪除...還有跟蹤文件系統(tǒng)，也就是定期備份整個文件系統(tǒng)到磁盤
單層目錄結(jié)構(gòu)
所有文件位于同一目錄
特點：
便于了解和支持
缺點：
隨著文件數(shù)目的增加，單層目錄不能重名，會使用戶難以記住所有文件名稱
雙層目錄結(jié)構(gòu)
第一層是主文件目錄（MFD)，也就是用戶目錄，每個用戶目錄都有自己飛用戶目錄文件（UFD)，也就是第二層;
當(dāng)一個用戶引用特定文件時，只需要搜索他自己特定的UFD，不同用戶可具有相同文件名
雙層目錄結(jié)構(gòu)其實就是高度為2的樹
樹狀結(jié)構(gòu)目錄
將雙層目錄結(jié)構(gòu)繼續(xù)擴展
目錄包括一組文件和子目錄，每個子目錄有相同結(jié)構(gòu)（樹），創(chuàng)建和刪除目錄條目都需要調(diào)用特定的系統(tǒng)調(diào)用
通常情況下每個進程都有一個當(dāng)前目錄，進程需要文件時首先查看當(dāng)前目錄（也就是先看相對地址），如果沒找到，再根據(jù)指定路徑或者改變當(dāng)前目錄
絕對路徑名：
從樹根開始給出目錄名知道文件
相對路徑名：
從當(dāng)前目錄開始定義路徑
無環(huán)圖目錄
樹狀結(jié)構(gòu)目錄的一個擴展，樹狀結(jié)構(gòu)目錄不允許共享文件和目錄，無環(huán)圖目錄可以
實現(xiàn)共享的方法
如Unix采用創(chuàng)建一個鏈接，實際上是另一文件或目錄的指針
通用圖目錄
339頁了解一下
文件系統(tǒng)安裝（了解）
第十一章：文件系統(tǒng)實現(xiàn)
分層設(shè)計的文件系統(tǒng)：
容易考選擇題
應(yīng)用程序——邏輯文件系統(tǒng)——文件組織系統(tǒng)——基本文件系統(tǒng)——I/O控制
——設(shè)備
概述
引導(dǎo)控制塊，包括系統(tǒng)從該引導(dǎo)操作系統(tǒng)所需要的信息，通常為均卷的第一塊，
UFS稱之為引導(dǎo)快，NTFS為分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)
每個卷的控制塊，包含卷或者分區(qū)的詳細信息，如分區(qū)塊數(shù)，塊大小，空閑塊的數(shù)量和指針，UFS稱之為超級塊，在NTFS中它存在于主控文件表中
系統(tǒng)范圍內(nèi)的打開文件表
包含每個發(fā)開文件的FCB副本和其他信息
單個進程的打開文件表
包括一個指向系統(tǒng)范圍內(nèi)已經(jīng)打開卷文件表中合適條目的指針和其他信息
考點
創(chuàng)建文件的主要過程
應(yīng)用程序調(diào)用邏輯文件系統(tǒng)，邏輯文件系統(tǒng)知道目錄結(jié)構(gòu)形式，它將分配一個新的FCB，然后系統(tǒng)將相應(yīng)的目錄信息讀入內(nèi)存，用新的文件名更新該目錄和FCB
考點
打開和關(guān)閉文件的過程
356頁
分區(qū)安裝（不考）
虛擬文件系統(tǒng)（不考）
目錄實現(xiàn)
目錄的實現(xiàn)方法
最為簡單的目錄實現(xiàn)方法是使用存儲文件名和數(shù)據(jù)塊指針的線性列表（數(shù)組、鏈表等）
容易實現(xiàn)
但運行費時
采用線性搜索來查找特定條目（缺點）
許多操作系統(tǒng)采用軟件緩存來存儲最近訪問過的目錄信息
Hash表：采用Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線性表
減少了目錄搜索時間
碰撞：兩個文件名哈希到相同的位置
哈希表的最大困難是其通常固定的大小和哈希函數(shù)對大小的依賴性
分配方法
考選擇題
分配方法指的是如何為文件分配磁盤塊，常用的分配方法有以下三類
連續(xù)分配：每個文件占據(jù)磁盤上的一組連續(xù)的塊
特點：1簡單 － 只需要記錄文件的起始位置（塊號）及長度。2訪問文件很容易，所需的尋道時間也最少
存在的問題：1為新文件找空間比較困難（類似于內(nèi)存分配中的連續(xù)內(nèi)存分配方式）文件很難增長
鏈接分配：每個文件是磁盤塊的鏈表；磁盤塊分布在磁盤的任何地方。
優(yōu)點：1簡單 － 只需起始位置2.文件創(chuàng)建與增長容易。
缺點：1.不能隨機訪問2.塊與塊之間的鏈接指針需要占用空間3. 存在可靠性問題
簇：將多個連續(xù)塊組成簇，磁盤以簇為單位進行分配
索引分配：將所有的數(shù)據(jù)塊指針集中到索引塊中。
1.索引塊中的第i個條目指向文件的第i塊。2目錄條目包括索引塊的地址
索引分配支持直接訪問，且沒有外部碎片問題
索引塊本身可能會浪費空間
鏈接方案：一個索引塊通常為一個磁盤塊。對于大文件，可以將多個索引塊鏈接起來。
多層索引：類似于內(nèi)存的間接尋址方式（一級、二級間接…）
組合方案：如Unix的inode
空閑空間管理（了解）
效率與性能（不考）
后面都不考
十二章：大容量存儲器的結(jié)構(gòu)
簡介和磁盤結(jié)構(gòu)
了解
磁盤調(diào)度
了解
1.磁盤調(diào)度算法有哪些？每種方法的優(yōu)缺點。
答:FCFS、SSTF、掃描(SCAN)算法 、循環(huán)掃描(CSCAN)算法、look調(diào)度
FCFS：先來先服務(wù)，它根據(jù)進程請求訪問磁盤的先后次序進行調(diào)度。
SCAN:掃描算法，磁頭不停的往復(fù)運動，由邊緣至中心然后返回，沿途執(zhí)行已經(jīng)到來的訪問。
CSCAN：循環(huán)掃描算法，在SCAN算法的基礎(chǔ)上規(guī)定磁頭單向移動。
在朝一個方向移動時會看是否有請求
磁盤管理
不考
交換空間管理
了解
考點
RAID結(jié)構(gòu)（考點）
磁盤冗余陣列
一個磁盤損壞并不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，這里的多種磁盤組織技術(shù)，統(tǒng)稱為磁盤冗余陣列,用于提高性能和可靠性
鏡像
引入冗余復(fù)制整個磁盤，最為昂貴
通過并行處理改善性能、
位級分散
通過在磁盤上分散數(shù)據(jù)，可以改善傳輸率，數(shù)據(jù)分散是在多個磁盤上分散每個字節(jié)的各個位，這種分散就是位級分散。
RAID級別
鏡像法和分散法的結(jié)合使用
其他知識點不考
十三章：I/O
考點
Io硬件
426頁圖
輪詢和中斷
直接內(nèi)存訪問（年年考）
DMA
在前面介紹過DMA工作過程
書432頁也有
主機向內(nèi)存中寫入DMA命令塊，包含源地址指針、目的指針、字節(jié)數(shù)等等信息，CPU將其寫入DMA控制器后，DMA繼續(xù)下去直接操作內(nèi)存總線，無需CPU幫助
IO應(yīng)用接口
考點，選擇題
屬于操作系統(tǒng)的是設(shè)備控制器以上，不包括設(shè)備控制器這一層
435頁圖
緩沖（考點）
什么是緩沖什么是緩存？
buffer與cache操作的對象就不一樣。
buffer⒒撼濯Ｊ俏了提高內(nèi)存和硬盤⒒蚱淥鸌/0設(shè)備Ｖ間的數(shù)據(jù)交換的速度而設(shè)計的。
cache⒒捍妾Ｊ俏了提高cpu和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換速度而設(shè)計。
為什么引入緩沖（目的是什么？）
答：（1） 緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾（2） 減少對cpu的中斷頻率，放寬對cpu中斷響應(yīng)時間的限制（3）提高cpu和I/O設(shè)備之間的并行性
試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源和系統(tǒng)開銷幾個方面對線程與進程進行比較
調(diào)度
● 在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，作為擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是進程。
● 在引入線程的操作系統(tǒng)中，把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而進程作為資源擁有的基本單位，把傳統(tǒng)進程的兩個屬性分開，使線程基本上不擁有資源，這樣線程便能輕裝前進，從而可顯著地提高系統(tǒng)的并發(fā)程度。
● 在同一進程中，線程的切換不會引起進程的切換，但從一個進程中的線程切換到另一個進程中的線程時，將會引起進程的切換。
并發(fā)性
在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間亦可并發(fā)執(zhí)行，使得操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，從而能更加有效地提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量。
擁有資源
● 不論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進程都可以擁有資源，是系統(tǒng)中擁有資源的一個基本單位。
● 一般而言，線程自己不擁有系統(tǒng)資源(也有一點必不可少的資源)，但它可以訪問其隸屬進程的資源，即一個進程的代碼段、數(shù)據(jù)段及所擁有的系統(tǒng)資源，如已打開的文件、I/O設(shè)備等，可以供該進程中的所有線程所共享。系統(tǒng)開銷
● 在創(chuàng)建或撤消進程時，系統(tǒng)都要為之創(chuàng)建和回收進程控制塊，分配或回收資源，如內(nèi)存空間和I/O設(shè)備等，操作系統(tǒng)所付出的開銷明顯大于線程創(chuàng)建或撤消時的開銷。
● 就切換代價而言，進程也是遠高于線程的。此外，由于一個進程中的多個線程具有相同的地址空間，在同步和通信的實現(xiàn)方面線程也比進程容易。在一些操作系統(tǒng)中，線程的切換、同步和通信都無須操作系統(tǒng)內(nèi)核的干預(yù)。
附錄1
FIFO 與LRU FIFO 先進先出
剛開始內(nèi)存為空 null, null, null
使用2，缺頁讀入 2, null, null
使用3，缺頁讀入 2, 3, null
使用2，直接使用 2, 3, null
使用1，缺頁讀入 2, 3, 1
使用5，缺頁讀入 3, 1, 5 因為2是最先讀入的，所以就把它刪掉
使用2，缺頁讀入 1, 5, 2
使用4，缺頁讀入 5, 2, 4
使用5，直接使用 5, 2, 4
使用3，缺頁讀入 2, 4, 3
使用2，直接使用 2, 4, 3
使用5，缺頁讀入 4, 3, 5
使用2，缺頁讀入 3, 5, 2
共9次缺頁
LRU 會刪除最不常訪問的
剛開始內(nèi)存為空 null, null, null
使用2，缺頁讀入 2, null, null
使用3，缺頁讀入 3, 2, null
使用2，直接使用 2, 3, null
使用1，缺頁讀入 1, 2, 3
使用5，缺頁讀入 5, 1, 2 因為最近1和2都訪問過而3是很早之前用過的，所以就把它刪掉
使用2，直接使用 2, 5, 1
使用4，缺頁讀入 4, 2, 5
使用5，直接使用 5, 4, 2
使用3，缺頁讀入 3, 5, 4
使用2，缺頁讀入 2, 3, 5
使用5，直接使用 5, 2, 3
使用2，直接使用 2, 5, 3
共7次缺頁
1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6.
FIFO 先進先出
1個幀的時候
作者：張俊怡
2016/7/20
操作系統(tǒng)考前前夕
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