操作系統筆記

1、批處理、分時、實時是操作系統的三種基本類型

2、分散式系統是由若幹個電腦經互連網路連接而成的，這些電腦既可以獨立工作，又能協同工作。可實現系統內的資源管理，任務動態分配，並能並行地運行分散式程式。
分散式系統是網路操作系統的更高級的形式並保持了網路操作系統的全部功能。

3、核心態和用戶態
核心態（系統態）：可以執行一切指令，訪問所有寄存器和記憶體區域；通常，操作系統內核運行在該狀態下。
用戶態：只可以執行部分指定指令，訪問指定的寄存器和記憶體區域；通常，用戶的程式運行在該狀態下。

4、進程式控制制塊（Process Control Block, PCB），PCB 是程式併發執行的基石！保護之前進程的現場信息。

5、原語：是機器指令的延伸，由若幹條機器指令構成，用以完成特定功能的一段程式。
原語和機器指令類似，其特點是執行過程中不允許被中斷；原語的執行是順序的而不可能是併發的。
原語是原子操作，要麼全做，要麼全部不做。

6、進程家族樹是一棵有向樹（如下圖），結點代表進程。一棵樹表示一個家族，根結點為該家族的祖先（Ancestor）。PCB中設置有家族關係的表項。
子進程可以繼承父進程所擁有的資源。
在撤消父進程時，子進程也必須被撤消。

在Linux中的僵屍進程和孤兒進程。

7、進程式控制制原語 

創建、撤消進程以及完成進程各狀態之間的轉換。由具有特定功能的原語完成。
進程創建原語
進程撤消原語
阻塞原語
喚醒原語
掛起原語
激活原語

8、創建原語（Creation)

創建原語：就是系統為進程創建一個進程式控制制塊PCB，並填寫PCB中相應信息項的過程。

9、進程創建（Create）流程圖

10、進程創建（Create）程式

 1 #include <stdio.h>
 2 void main(int argc, char *argv[]){
 3     int pid;
 4         /* 調用fork()創建一個子進程 */
 5        pid=fork();
 6          if (pid<0){ /* 創建失敗了！ */
 7              fprintf(stderr,”Fork failed”);
 8                  exit(-1);
 9         }
10      if (pid==0) { /* child process */
11           printf (“我是子進程 \n\n”); 
12     }
13         else  {/* parent process */
14         printf(“我是父進程 \n\n”);
15     }
16     return 0;}

11、進程掛起與阻塞有什麼不同?

進程的掛起: 系統在超過一定的時間沒有任何動作。 
進程的阻塞：進程因等待某一件事情（如等待I/O設備）而暫時不能運行的狀態，此時即使處理機空閑，進程也無法使用。系統中處於阻塞態（又稱封鎖態、等待態、睡眠態）的進程也可以有多個。 

進程的組成 
程式： 描述了進程所要完成的功能。 是進程存在的物質基礎。 
數據： 是程式加工的對象。 
進程式控制制塊PCB：用來描述進程的一切靜態和動態的特征，操作系統只能通過它來感知和管理進程。每個進程都有且僅有一個進程式控制制塊。 
進程式控制制塊的內容：PCB的具體內容隨不同系統而異，一般包括以下信息： 
· 進程標識： 唯一地標識進程的名稱或代碼 
· 進程狀態： 標識進程是運行態、就緒態或阻塞態 
· 進程實體： 指示進程的程式部分和數據部分在存儲器中的位置和大小 
· 調度信息（優先數）： 確定就緒進程轉為運行進程的優先順序 
· 資源信息： 描述記憶體占用、外設占用等信息 
· 現場信息： 包括程式計數器、程式狀態字、累加器、變址寄存器的當前值 
· 進程通信信息：用於進程間的通信

12、進程掛起、阻塞、睡眠的區別

阻塞：是進程在等待某種資源,但是不能馬上得到,，必須等待別的進程釋放資源才能繼續，屬於被動無法得到時間片,內核就切換其它進程運行
休眠：一般為主動式的放棄一段CPU時間
掛起：是運行時間片到了,內核要調度其它進程運行,被動式的失去CPU

 13、信號量: 

信號量: 1965年，由荷蘭學者Dijkstra提出的一種特殊整型變數。
信號量定義：1個數據結構+2個基本操作
struct semaphore
{
int value; //記錄喚醒操作個數
PCB *queue;//等待在該信號量上的進程
}
P(semaphore s); //消費喚醒操作
V(semaphore s); //產生喚醒操作
P的名稱來源於荷蘭語的proberen，即test
V的名稱也來源於荷蘭語verhogen(increment)

14、互斥與同步的區別

同步是一種更為複雜的互斥，而互斥是一種特殊的同步。
互斥：是指某一資源同時只允許一個訪問者對其進行訪問，具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序，即訪問是無序的。
同步：合作進程之間協調彼此的工作，控制自己的執行速度 ，由此產生的相互合作，相互等待的制約關係，即操作是有序的。

15、AND信號量

AND信號量：為解決並行帶來的死鎖問題，在wait 操作中引入AND 條件，其基本思想是將進 程在整個運行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進程，用完後一次性釋放。對若幹個臨界資源的分配，採取原子操作方式：要麼全部分配到進程，要麼一個也不分配。

用信號量解決了很多同步和互斥問題，但在解決問題的過程中，我們也發現還存在一些問題，如:
- 在生產者和消費者問題中兩個P操作的位置不能顛倒；
- 哲學家進餐問題中的死鎖現象等。
這些問題的出現促使AND信號量的產生

16、管程

管程 (英語：Monitors，也稱為監視器) 是一種程式結構，結構內的多個子程式（對象或模塊）形成的多個工作線程互斥訪問共用資源。這些共用資源一般是硬體設備或一群變數。
管程實現了在一個時間點，最多只有一個線程在執行管程的某個子程式。與那些通過修改數據結構實現互斥訪問的併發程式設計相比，管程實現很大程度上簡化了程式設計。

17、操作系統概念管程、管道、通道什麼區別！

1、通道命令
- 通道命令
        規定設備的操作，每一種通道命令規定了設備的一種操作，通道命令一般由命令碼/數據/主存地址/傳送/位元組個數及標誌碼等部分組成。
- 通道程式
        是一組通道命令規定通道執行一次輸入輸出操作應做的工作，這一組命令就組成了一個通道程式。
2、管道機制
　　把第一條命令的輸出作為第二條命令的輸入，如此進行連接的技術。
3、管程
　　代表共用資源的數據結構，以及由對該共用數據結構實施操作的一組過程所組成的資源管理程式，共同構成了一個操作系統的資源管理模塊，我們稱之為管程。
18、進程的同步與通信