操作系统概念大纲

第三章 进程

3.1 概念

进程是活动实体，包括当前活动，通过程序计数器的值和处理器寄存器的内容来表示

3.2 进程状态

• 新的：进程正在被创建
• 运行：指令正在被执行
• 等待：进程等待某个事件的发生
• 就绪：进程等待分配处理器
• 终止：进程完成执行

第五章 CPU调度

5.1 先到先服务调度

先到先服务算法(first-come,first-served(FCFS) Scheduling algorithm)，先请求CPU的进程先分配到CPU

缺点：平均等待时间过长

5.2 最短作业优先调度

最短作业优先调度算法(shortest-job-first (SJF) scheduling algorithm)

当CPU为空闲时，它会赋给具有最短CPU区间的进程。如果两个进程具有同样长度，那么可以使用FCFS调度来处理

平均等待时间最少

考虑到达时间，存在抢占和非抢占两种情况

5.3 优先级调度

优先级调度算法(priority scheduling algorithm)

每个进程都有一个优先级与其关联，具有最高优先级的进程会分配到CPU。具有相同优先级的进程按FCFS顺序调度。SJF算法可作为通用优先级调度算法的一个特例

5.4 轮转法调度

轮转法(round-robin,RR)调度算法是专门为分时系统设计的。它类似于FCFS调度，但是增加了抢占以切换进程。定义一个较小时间单元，称为时间片(time slice)

将就绪队列作为循环队列。CPU调度程序循环就绪队列，为每个进程分配不超过一个时间片的CPU

第七章 死锁

7.1 死锁的必要条件

互斥：至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程使用。如果另一个进程申请该资源，那么申请进程必须等到该资源释放为止

占有并等待：一个进程必须占有至少一个资源。并等待另一个资源，而该资源为其他进程所占有

非抢占：资源不能被强占，即资源只能在进程完成任务后自动释放

循环等待：有一组等待进程{P₀,P^₁,···,P_n},P₀等待的资源为P₁所占有，P₁等待的资源为P₂所占有，······，P_n-1等待的资源为P_n所占有，P_n等待的资源为P₀所占有

4个条件必须同时满足才会出现死锁

图7.3 存在环，且R₂的两个实例都被分配，存在死锁

图7.4 存在环，但是R₂的一个实例分配给了P₄，P₄可能会释放掉R₂的实例，这个资源可以再分配给P₃，以打破环，故不存在死锁

7.2 死锁预防

从死锁的4个必要条件入手

互斥：为了确保这一条件不成立，需要确保：进程绝不需要等待共享资源

占有并等待：为了确保这一条件不成立，必须保证：当一个进程申请一个资源时，它不能占有其他资源

非抢占：为了确保这一条件不成立，可以使用如下协议：如果一个进程占有资源并申请另一个不能被立即释放的资源，那么其现已分配的资源都可被抢占

循环等待：为了确保这一条件不成立，对所有资源类型进行完全排序，且要求每个进程按递增顺序来申请资源

7.3 死锁避免

7.3.1 资源分配图算法：

消除环

7.3.2 银行家算法：

7.3.2.1 安全性算法

7.3.2.2 资源请求算法

7.3.2.3 举例

7.4 死锁恢复

• 终止所有进程
• 一次只终止一个进程直到取消死循环为止

第九章 虚拟内存

9.1 FIFO页面置换

当必须置换一页时，将选择最旧的页

9.2 最优置换

最优页置换算法(optimal page-replacement algorithm)

9.3 LRU页面置换

最近最少使用算法(least-recently-used algorithm)