操作系统基础知识

一. 进程

进程是正在运行中的程序，是动态的

进程是资源分配的最小单位

进程的基本特征：动态性，并发性，独立性，异步性

二. 线程

线程在执行过程中的每一个任务就是一个线程

进程是由一个或多个线程组成，线程之间共享进程的资源

线程时CPU调度的最小单位

三. 处理机管理

进程的三种基本状态：运行，就绪，阻塞。

(1) 运行：进程占有处理器正在运行

(2) 就绪：进程已经具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行

(3) 阻塞：又称睡眠态，是指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成

进程的三种状态的相互转换

运行→阻塞:等待使用资源或某事件发生。例如等待外设传输、等待人工干预。

阻塞→就绪:资源得到满足或某事件已经发生。例如外设传输结束、或是人工干预完成

就绪→运行:当CPU空闲时，被调度算法选中的一个进程，被CPU分配资源，开始运行。

运行→就绪:CPU分配的运行时间片用完，或出现有更高优先权进程。

四. 进程的4个重要概念

1. 进程同步

同步是指多个相互合作的进程在某些确定点上协调工作顺序的过程。是进程之间的直接制约关系。

例如进程B需要得到进程A的数据才能进行后续工作，没有数据时被阻塞，有数据时才被唤醒。

2. 进程互斥

宏观上互斥也是一种同步。各种进程可以共享系统的资源，但有些资源一次只能供一个进程使用(例如打印机)，也称为临界资源。是进程之间的间接制约关系。

当一个进程使用临界资源时，另一个进程必须等待，只有资源被释放，进程才会解除阻塞状态

临界资源：一次仅允许一个进程使用的共享资源称为临界资源，这样进程间就要采取互斥方式来对这种资源进行共享

临界区：人们把进程中访问临界资源的那段代码称为临界区

3. 信号量机制

信号量是解决进程同步与互斥的工具，信号量可以分为两类：

一类是公用信号量，用于实现进程间的互斥，初值等于1或资源数量

另一类是私有信号量，用于实现进程间的同步，初值等于0或正整数

信号量S>=0时，表示某资源的可用数量，当S<0时，表示阻塞队列中等待资源的进程数量

4. PV操作

PV操作用来实现进程同步与互斥。P操作时申请一个资源，V操作表示释放一个资源

实现互斥的方法：信号量设置为1，当进程使用资源时执行P操作，释放资源时执行V操作

实现同步的方法：将信号量S与消息关联，当S等于0表示没有消息，当S不等于0表示有消息。进程B调用P操作信息是否到达，进程A调用V操作通知消息   已经准备好。

五. 进程死锁

当多个进程竞争使用资源时，可能每个进程要求的资源都已经被另一个进程占用。于是，也就没有任何一个进程能继续运行，这种情况称为死锁。

产生死锁的情况主要有:
进程推进顺序不当引起的死锁、同类资源分配不当、PV操作使用不当

死锁的预防方法:

打破互斥条件、打破不可抢占条件、打破占有且申请条件。(保证至少有1个进程获取足够的资源)

设m是资源数量，n是进程数量，w是每个进程需要的资源数量
不死锁公式: m>=n(w-1)+1 [ 资源数量>= 进程数量(每个进程需要的资源数量-1)+1]情况1:m=4，n=3，w=2，不死锁公式m>=n(w-1)+1 代入公式 4>=3(2-1)+1 结果 4>=4，不死锁情况2:m=4，n=3，w=3，不死锁公式m>=n(w-1)+1 代入公式 4>=3(3-1)+1 结果 4>=7，死锁!

六. 进程调度算法

先来先服务算法：进程按照进入就绪队列的顺序占用处理器的资源，
优先数算法：对每个进程设置一个优先数，优先数高的进程先使用处理器资源。
时间片轮转算法：进程使用一次处理器的最长时间称为“时间片”，队列中的进程按时间片轮流使用处理器资源。
分级算法：系统设置多个就绪队列，每个就绪队列中的进程按时间片轮流占用处理器资

七. 存储管理

八. 设备管理

 九. 文件管理

 十. 作业管理

进到内存之后被进程调度算法