技術標籤：期末複習

第一章

1.作業系統概念

作業系統的定義
作業系統是計算機系統中的一個系統軟體，是能有效地組織和管理計算機系統中的硬體和軟體資源，合理地組織計算機工作流程，控制程式的執行，並向用戶提供各種服務功能，使得使用者能夠靈活、方便、有效地使用計算機，並使整個計算機系統能高效地執行的一組程式模組的集合。
2.基本特徵

作業系統的四個基本特徵：併發，共享，非同步，虛擬。

併發：是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。

共享：是指系統中的資源（硬體資源和資訊資源）可以被多個併發執行的程式共同使用，而不是被其中一個獨佔。資源共享有兩種方式：互斥訪問和同時訪問。

非同步：在多道程式環境下，允許多個程式併發執行，但由於資源有限，程序的執行不是一貫到底。而是走走停停，以不可預知的速度向前推進，這就是程序的非同步性。

虛擬：虛擬性是一種管理技術，把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應物，或把物理上的多個實體變成邏輯上的一個對應物的技術。

第二章

1.程序控制塊PCB

PCB(process control block)，程序控制塊，是我們學習作業系統後遇到的第一個資料結構描述，它是對系統的程序進行管理的重要依據，和程序管理相關的操作無一不用到PCB中的內容。一般情況下，PCB中包含以下內容：

（1）程序識別符號（內部，外部）
（2）處理機的資訊（通用暫存器，指令計數器，PSW，使用者的棧指標）。
（3）程序排程資訊（程序狀態，程序的優先順序，程序排程所需的其它資訊，事件）
（4）程序控制資訊（程式的資料的地址，資源清單，程序同步和通訊機制，連結指標）

2.程序的基本狀態

建立狀態：程序在建立時需要申請一個空白PCB，向其中填寫控制和管理程序的資訊，完成資源分配。如果建立工作無法完成，比如資源無法滿足，就無法被排程執行，把此時程序所處狀態稱為建立狀態

就緒狀態：程序已經準備好，已分配到所需資源，只要分配到CPU就能夠立即執行

執行狀態：程序處於就緒狀態被排程後，程序進入執行狀態

阻塞狀態：正在執行的程序由於某些事件（I/O請求，申請快取區失敗）而暫時無法執行，程序受到阻塞。在滿足請求時進入就緒狀態等待系統呼叫

終止狀態：程序結束，或出現錯誤，或被系統終止，進入終止狀態。無法再執行

3.程序和程式的區別

①程序是動態的，而程式是靜態的。

4.程序同步與程序互斥以及利用

同步：協作的過程，例如，多人開發合作；

互斥：爭搶資源的過程，例如苦逼的大學選課；

互斥與同步的概念

在多道程式環境下，系統中可能有許多併發的程序，在這些程序之間存在以下兩種關係：間接相互制約關係、直接相互制約關係。

間接相互制約關係

多個程序彼此無關，它們並不知道其他程序的存在。由於各程序要求共享資源，而有些資源需要互斥使用，因此各個程序間競爭使用這些資源，程序間的這種關係稱為程序的互斥。

直接相互制約關係

多個程序間知道對方的存在，表現出來的是一種相互合作的關係。此時要保證相互合作的各個程序在執行次序上的協調，不會出現與時間有關的差錯。系統中多個程序中發生的事件存在某種時序關係，需要相互合作，共同完成一項任務，程序間的這種關係稱為程序的同步

實現程序互斥的基本原則

1.、空閒讓進
當臨界區空閒時，可以允許一個請求進入臨界區的程序立即進入臨界區。
2、忙則等待
當已有程序進入臨界區時，其他試圖進入臨界區的程序必須等待。
3、有限等待
對請求訪問的程序，應保證能在有限時間內進入臨界區（保證不會飢餓）。
4、讓權等待
當程序不能進入臨界區時，應立即釋放處理機，防止程序忙等待。

5.pv操作實現程序同步和程序互斥

pv操作實現程序的同步

兩程序協作完成一件事，我們叫同步。
設有a,b兩程序共用一個變數x，a負責算數得到x的結果，然後把結果傳給b，b負責把結果x打印出來。這裡我們需要兩個訊號量S1,S2，初值為1，0。(S1給a用，S2給b用)
要完成這次任務
執行P(S1)→得到結果→V(S2)→P(S2)→列印結果→V(S1)

P(S1)表示a程序要工作了，把它對應的訊號量S1置0，表示a程序不可用正在工作中。
得到結果後，V（S2）把S2置1，表示b可以開始工作。
P(S2)表示b程序要工作了，把它對應的訊號量S2置0。
打印出結果後，V(S1)講S1置1，表示任務完成，a程序可以開始下一輪的工作了。

pv操作實現程序的互斥

為使多個程序互斥地訪問某臨界資源，須為該資源設定互斥訊號S,並設其初始值為1,然後將各程序訪問資源的臨界區置於p操作和v操作之間即可。

P操作是申請使用資源的操作，假設我要使用印表機了，就進行P(S)，這樣之後，S的值就會減1變成0，S的值為0表示印表機也就是資源不可用。

如果另一個人要使用也是先進行P(S),由於S為0資源還不能用，這樣S的值會變成-1，表示他暫時沒能使用而在排隊，訊號量S為負數時其絕對值表示阻塞佇列中等待該資源的程序數。

如果沒人在排隊，當我用完印表機後就執行V操作，V操作表示釋放資源，V(S)就讓訊號量S由0加1變成了1，這樣後來者就可以用印表機了。
若有1人在排隊，那S就變0，這個後來者直接使用印表機，使用完後再V操作，S會變1。

6.pv操作實現多個生產者消費者問題

第三章

1.程序排程演算法