2012计算机三级考试数据库考点串讲资料3

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第三章 操作系统
; L. ~  i) F3 p# h* {1、操作系统概念：一是管理系统中的各种资源；二是给用户提供一个友好的界面。
2 H: ]9 v5 E1 ]8 g7 E, {2、操作系统包括以下3个基本特征：并发性、共享性、随机性。
/ w' Q) \: a7 N1 k. Q  A% v) b, F# @3、功能：进程管理、存储管理、作业管理、文件管理、设备管理
6 ]5 d: n; u( ~4 j4、操作系统类型
（1）批处理操作系统：成批、多道，交互性不强。系统目标：提高资源利用率、作业吞吐量和作业流程自动化。
（2）分时操作系统：多路、交互性、独立性、及时性
: o7 c6 K, w: V& j/ u! [（3）实时系统（实时控制、实时信息处理）：及时、可靠
9 C7 g  p( z3 h% C（4）嵌入式操作系统：高可靠性、实时性、占资源少、智能化、易连接、低成本等。
5、操作系统与用户的接口：程序级接口：系统调用命令组成。操作级接口：提供操作命令
6、操作系统的硬件环境（CPU、存储体系、中断系统、I/O控制和时钟）
) M+ Q6 L/ Z1 i, w! y+ p（1）CPU：CPU状态：管态（CPU执行操作系统程序）和目态（CPU执行用户程序）
     目态到管态的转变的唯一途径是中断，通过修改程序状态字实现管态和目态的转换
（2）中断机制：
中断的实现需要硬件和软件结合完成。中断类型：强迫性中断和自愿性中断。
强迫性中断：不期望或不可预料的中断.如：输入输出中断、硬件故障中断、时钟中断、程序性中断。
" e  T7 f9 M, {! u& s自愿性中断：程序有意安排的访管指令或系统调用。
( f4 o0 k8 g9 I* N# }" N中断向量：中断处理程序的入口地址及运行环境（程序状态字PSW）
中断优先级由硬件规定，中断屏蔽由程序状态字的中断屏蔽位决定。通过中断屏蔽可以调整中断事件的响应次序
   （3）定时装置：定时装置硬件时钟通常分为两类：即绝对时钟和相对时钟。
    CPU对外部设备的控制方式：
1、循环测试I/O  2、中断  3、DMA（直接内存存取）：高速外设与内存批量处理数据  4、通道处理（I/O处理机）
" {# o; e! {' a, W! H7、进程管理
% E2 e( |% }! e（1）进程与程序的区别与联系：a.进程是程序的执行，是动态的；而程序是指令的集合，是静态的。
    b.进程有生命周期，即进程的存在是有限的，从运行到结束，是暂时的；而程序则是永久存在的。
/ ?5 Z. L3 [3 T3 X! Q! _    c.进程包括程序、数据和进程控制块(PCB)。
    d.一个程序可以有多个进程，一个进程也可以包含多个程序。
4 m3 F/ ?* Q+ A" t! P0 a2 X" T进程控制块PCB是一个数据结构，进程在内存中存在的唯一标志
(2)进程状态: 运行态, 就绪态,等待状态（阻塞状态）
+ d0 f  ]  t2 t) k3 P" I: ]3 ^% z(3)线程：CPU调度和分派的基本单位。共享进程资源。
1 U  u2 o  H) m4 h（4）进程的通信
    临界资源是指一次只允许一个进程使用的资源：一个进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。它们不允许两个及以上的进程同时访问或修改。
' B' t9 q& a) p( V    进程同步：多个进程协同完成任务。进程互斥：多个进程使用同一资源（临界资源)。
    低级通信：少量信息的交换(P操作和V操作)
( ~: ?4 a) t/ V    高级通信：大信息交换（消息机制（消息缓冲、信箱通信）、共享内存，管道）
; B- J% b% Z! i' q, p( a    进程（线程）调度：先来先服务、时间片轮转、最高优先级（紧迫度高的进程）、 多级队列反馈算法：综合了FCFS、时间片轮转和可抢占最高优先数算法。
7 s+ _) O6 U9 e6 ]+ }! m: L（5）死锁：
4 G9 e- P6 I7 j( {产生死锁的必要条件：互斥条件、不可剥夺条件、部分分配、循环等待
  死锁的预防： 破环必要条件之一：静态预分配（破坏部分分配）、资源有序分配（破坏环路等待）、 可剥夺资源（破坏不可剥夺性）
) N0 F; ~) M9 h# e- Z死锁的避免：银行家算法

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死锁的检测：进程等待时检测、定时检测、系统利用率降低时检测
- t4 c: j2 ^7 I# _. _死锁的解除：资源剥夺和撤销进程
) e2 `; P1 d0 i2 p8 B8、存储管理
（1）功能：内存的分配和回收、内存共享、存储保护（防止地址越界和操作越权）、地址映射（地址重定位）
) |' @$ @) j- X* o" ]内存扩充：让外存当作内存来使用
5 X7 d7 }( b- `7 S! J9 i（2）碎片管理：解决碎片的方法是移动技术或紧凑(拼接)技术
1 j3 A% _& f5 m1 g+ U$ D（3）静态地址重定位：程序装入内存时，进行逻辑地址转换物理地址转换
% S; j% Y2 E  e动态地址重地位：程序运行过程中，要访问指令和数据才进行地址转换，需要硬件地址映射机制（基址寄存器和限长寄存器）
（4）空闲分区的分配策略：最先适应算法（地址从小到大找第一个满足进程空间大小的分区）
   最佳适应算法：分区表按容量从小到排序；最坏适应算法：分区按容量从大到小排序。
（5）虚拟存储管理：虚拟存储得以实现是由程序的局部性原理来决定的。程序的局部性原理包括时间局部性和空间局部
（6）页面淘汰算法包括以下几种：最佳淘汰算法(OPT)、先进先出淘汰算法(FIFO)、最近最久末使用淘汰算法(LRU)
最近使用最少淘汰算法(LFU)（访问次数少）
: n; c0 z/ U- |8 p7 D- H. I! \; d  （7）影响缺页中断次数因素：a、分配给进程的物理页面数 b.页面大小 c.程序本身的编制方法
c、页面淘汰算法：最佳淘汰算法(OPT)能使缺页中断率最低
(8)颠簸（抖动）：缺页率高引起。工作集模型解决颠簸(抖动）
' t5 }9 U3 @7 |) {+ c9、文件管理
2 s8 i# p7 |# F6 @) J! N（1）逻辑结构：流式文件（基本单位字符）（如：源程序文件、目标代码文件，Unix的文件）和记录文件（定长和不定长记录），记录包含一个记录键和其他属性
（2）文件的物理结构：连续结钩、链接结构、索引结构及Hash结构等，文件的存取方式与物理结构有关。
UNIX三级索引表的计算：如果一个物理块可以存放256个块号，则三级索引表表示文件的大小 2563+2562+256+10
（3）文件目录：文件系统的最大特点就是“按名”存取
* `% u) E8 S; s: d& Y: F（4）文件控制块FCB是文件在内存中存在的唯一标志，文件目录是文件控制块的有序集合。
; k/ y! ?; a0 K! t! R& w2 v4 k7 g! d（5）多级目录结构，有利于避免文件重名；当前目录：可以提高检索速度。目录项分解法，它可以提高文件检索速度
（6）记录的成组：若干个逻辑记录合成在一个物理块中，每个块中的逻辑记录个数为块因子。
  10、设备管理
$ h% E0 l/ ]1 B7 {   （1）按设备的工作特性可以分为存储设备和输人／输出设备两种
   （2）按照资源分配方式可以分为独享设备、共享设备和虚拟设备3种
9 X6 ?; z3 O7 q      虚设备技术，一类设备模拟另一类设备的技术。在高速设备（如高速大容量磁盘）上模拟低速设备 ：SPOOLING是典型的虚设备技术，被模拟的设备称为虚拟设备。
$ l9 ^4 W/ W- _( E; r   （3）按设备的数据组织分类：块设备（磁盘、磁带）和字符设备（打印机）。
   （4）通道可以分为以下3种类型：字节多路通道、选择通道和成组多路通道。
7 W1 ^) f& i  ?# V4 ?  z+ `' ^   （5）单缓冲区，双缓冲区，多缓冲区和缓冲池：解决外设与CPU速度不匹配问题
   （6）磁盘调度： 访问磁盘时间：寻道时间、旋转定位时间和数据传输时间。
+ q, z/ b5 C! i- |! P6 T. @6 g     磁盘调度由移臂调度和旋转调度组成。移臂调度：先来先服务FCFS（大幅度移动)、最短寻道时间优先(饥饿，考虑了寻道优化），扫描算法（考虑方向和距离，考虑了寻道优化）
     旋转调度：目的较少旋转延迟时间。