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操作系统(第四版)笔记5
进程管理
内存管理
文件系统
设备管理
网络操作系统概述
contents
目
录
01
进程管理
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性、异步性等特点。
进程定义
进程在执行过程中会经历多种状态，如新建态、就绪态、运行态、阻塞态和终止态。这些状态之间会根据特定条件进行转换。
进程状态
通过状态转换图可以清晰地表示进程在不同状态间的转换过程，以及触发这些转换的事件或条件。
状态转换图
进程控制块（PCB）是操作系统中用于描述进程状态和特性的数据结构，它是进程存在的唯一标识。
PCB定义
PCB内容
PCB组织方式
PCB通常包含进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息等内容。
PCB可以通过线性方式、链接方式或索引方式进行组织，以便于操作系统的管理和调度。
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调度算法分类
01
进程调度算法可以根据不同的分类标准进行分类，如批处理调度、交互式调度、实时调度等。
常见调度算法
02
常见的进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度（PriorityScheduling）、时间片轮转（RR）等。
算法评价
03
不同的调度算法具有不同的优缺点，需要根据实际需求进行选择。评价算法优劣的指标包括CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间等。
线程定义
线程是操作系统中进行调度的基本单位，它是进程内的一条执行路径，共享进程的资源。
线程与进程的关系
线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的地址空间和资源，但具有独立的执行序列和栈空间。
线程实现方式
线程可以通过内核级线程和用户级线程两种方式进行实现。内核级线程由操作系统内核进行管理和调度，而用户级线程则由用户程序自行管理和调度。
02
内存管理
固定分区分配
动态分区分配
伙伴系统
分区保护
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将内存划分为若干个固定大小的区域，每个区域只能装入一个作业。
根据作业的大小动态地划分内存空间，使内存利用更加合理。
一种基于二分法的动态内存分配策略，可以快速合并和拆分内存块。
通过界限寄存器等手段，防止不同作业间的内存越界访问。
虚拟内存概念
请求分页系统
页面置换算法
抖动问题
将部分暂时不用的程序和数据放在外存上，以便腾出足够的内存空间给急需的程序和数据。
当内存空间不足时，选择某个页面进行置换，以便腾出空间给新页面。
当需要执行某部分程序时，才将该部分程序调入内存。
频繁的页面置换导致系统效率下降的现象，需要采取相应措施进行避免。
选择未来最久不会使用的页面进行置换。
最优置换算法（OPT）
选择最先进入内存的页面进行置换。
先进先出置换算法（FIFO）
选择最近最久未使用的页面进行置换。
最近最久未使用置换算法（LRU）
一种改进的FIFO算法，通过循环遍历内存页面并选择合适的页面进行置换。
时钟置换算法（CLOCK）
将程序的逻辑地址空间映射到物理地址空间，以便程序能够正确访问内存。
内存映射
通过访问权限控制等手段，防止不同进程间的非法内存访问。
内存保护
将程序划分为若干个段，并为每个段分配一个连续的内存区域。
段式管理
将程序划分为若干个大小相等的页面，并为每个页面分配一个离散的内存块。
页式管理
结合段式管理和页式管理的优点，先将程序划分为若干个段，再将每个段划分为若干个页面进行管理。
段页式管理
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文件系统
文件概念
文件是操作系统中用于存储和管理数据的基本单位，通常包括文件名、文件内容和文件属性等信息。
文件的访问方法
包括顺序访问、随机访问和索引访问等。顺序访问是按照文件的逻辑顺序进行读写操作；随机访问是可以直接定位到文件的任意位置进行读写；索引访问则是通过建立文件索引表来提高文件访问效率。
操作系统通常采用树形目录结构来组织和管理文件，其中根目录是目录树的起点，其他目录和文件都挂接在根目录下。
路径名是用于标识文件中某个位置或资源的字符串，包括绝对路径和相对路径两种形式。操作系统根据路径名解析出对应的文件或目录位置。
路径名解析
目录结构
多个用户或进程可以同时访问和使用同一个文件，操作系统需要提供相应的共享机制来协调不同用户或进程之间的操作。
文件共享
为了保护文件的安全性和完整性，操作系统需要提供相应的保护机制，如访问控制、加密和备份等。
文件保护
缓存技术
通过缓存技术可以减少对磁盘的频繁读写操作，提高文件系统的性能。
并发控制
采用并发控制技术可以协调多个用户或进程对文件的访问，避免出现数据不一致或冲突等问题。
磁盘调度算法
合理的磁盘调度算法可以提高磁盘的读写效率，减少等待时间和寻道时间等。
文件系统优化
针对文
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