一：进程与线程
1：进程的状态以及转换
2：进程与线程的关系
线程是进程中执行运算的最小单位，即处理机调度的基本单位。
线程与进程的关系是：
一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程；
资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；
处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；
线程在运行过程中，需要协作同步，不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
3：进程切换
操作系统为每个进程维护一个进程表（PCB），当进程P1与P2发生切换时，P1的运行信息存于PCB1，P2的信息存于PCB2。每次进程恢复执行时，从相应的PCB中读取上次执行时留下的信息，接着上次结束时的状态继续执行。
4：避免竞争条件的关键是不允许多于一个进程同时读写共享数据。
竞争条件：两个或多个进程读写某些共享数据，而最后的结果取决于进程运行的精确时序，称为竞争条件。
临界区：对共享内存进行访问的程序片段称作临界区
5：实现互斥的常用方案
1）锁变量：设共享（锁）变量，当要进入，测得锁为0方可，并设置为1，否则等到变为0。
2）信号量：设置信号量，进入临界区时down（mutex），离开时释放up(mutex)。
6：信号量解决生产—消费者问题
typedef int semaphore; //把进程共享操作的定义为信号量 semaphore mutex=1; semaphore empty=N; semaphore full=0; void producer() { int item; while(1) { item=produce_item(); //共享的内容用信号量表示，信号量用up/down来操作 down(&empty); down(&mutex); insert_item(): up(&mutex); up(&full); } } void consumer() { int item; while(1) { //共享的内容用信号量表示，信号量用up/down来操作 down(&full); down(&mutex); remove_item(): up(&empty); up(&mutex); } }
7：信号量实现读者—写者问题
typedef int semaphore; semaphore mutex=1; semaphore working_on_db=1; int current_count=0; //并发读 void reader() { while(1) { down(&mutex); current_count++; //第一个读者，获得数据库的控制权限 if(current_count==1) down(&working_on_db); up(&mutex); read(); down(&mutex); current_count--; //最后一位离开的读者释放数据库控制权限 if(current_count==0) up(&working_on_db); up(&mutex); update_db(); ｝ ｝
//独占写 void writer() { while(1) { down(&working_on_db); write(); up(&working_on_db); } }
8：进程调度
批处理系统调度：
1）先来先服务：按请求CPU的顺序来使用CPU
2）最短作业优先：优先运行占用CPU时间短的进程
3）最短剩余时间优先：使平均等待时间最少
交互式系统调度：
1）轮转调度：按时间片来调度，每个进程使用一个时间片就轮到下一个。
2）优先级调度：优先级高的先运行
二：存储管理
物理内存不够用时，有两种处理方法：交换、虚拟内存。
1：交换技术：把一个进程完整地调入内存运行一段时间再存回磁盘。
交换技术的内存管理：
1）位示图：内存划分为连续单元，每个单元用0表示空闲，1表示占用
2）链表法：一个结点表示内存中一片区域。针对链表法管理内存时，查找空闲区的交换算法有：首次适配法、下次适应法、最佳适应法、最差适应法
2：虚拟内存技术：每个程序的地址空间划分为页，这些页被映射到内存中执行，使得程序的一部分调入内存也能正常运行。
缺页中断：当程序调用了不在内存中的页时，发生缺页中断。此时发生页面置换，把所需的位于磁盘上的页交换到内存中。
页面置换算法：最优页面置换（每次置换距离下次使用最久者，不可能实现）、最近未使用算法、先进先出算法（链表实现，尾入头出）、第二次机会算法（检查表头最近是否使用过，是则移到表尾）、时钟页面置换（环状链表，指针指向的页面最近未使用则置换）、最近最少使用算法（表头入，表尾出）、工作集模型（不在工作集中的页面就置换）
3：分页与分段
分页：把一个程序的地址空间划分为固定大小的块，一块为一页。
分段：段是逻辑独立的地址空间，大小不定。一个段是一个信息逻辑单位，有其自身的意义。
4：
逻辑地址：用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。
物理地址：内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址顺序编址，这种地址称为绝对地址或物理地址。
重定位：程序和数据转入内存时需对目标程序中的地址进行修改，这中把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程为重定位。
三：文件系统
1：文件系统布局
每个操作系统有自身的文件系统，存放于磁盘上。磁盘划分为多个分区，每个分区有一个独立的文件系统。每个文件系统包含引导块、空闲空间管理、根目录、文件和目录等。
2：文件的存储
1）连续分配法：把每个文件作为一连串连续的数据块存与磁盘
2）链表分配法：文件存于一个个磁盘块中，磁盘块以链表的形式相连。每个磁盘块有指针指向下一块（一个磁盘块相当于一个结点）
3）文件分配表法：文件存于一个个磁盘块中，各块之间的上下文指针关系存于内存中的一个表中，这个表叫文件分配表（FAT）
4）i节点法：文件增加一个叫i节点的属性，i节点包含了该文件所在的所有磁盘块地址。打开文件时，先把i节点加载到内存，由i节点的内容在磁盘中读取文件信息。
3：文件共享
创建一个link数据类型对象，指向要连接到的文件。然后把该对象放在发出连接请求的文件目录下即可。相当于：文件树B需要连接到文件树A，那么创建一个link对象（相当于一条有向边），link对象指向文件树B的根。然后我们把link对象放到文件树A目录下，相当于有向边从文件树A发出。那么就把树A和树B之间联通了起来。
4：文件系统磁盘空间管理
几乎所有文件系统都把文件分割成固定大小的块来存储。
空闲块的管理主要有：块链表、位图 两种方法。
四：输入输出
1：直接存储访问(DMA)
CPU对DMA编程，使得DMA能自动通知磁盘把块读入内存，加快了存储访问速度。
2：中断：指计算机在执行期间，系统内发生了某一急需处理的事件，使得CPU暂时中止当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回到原来被中断处继续执行。
3：假脱机：为了解决低速输入/输出设备和CPU速度不匹配的问题，可将用户程序和数据在外围机的控制下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时，再直接从磁带机高速输入到内存；或当程序运行完毕后CPU需要输出时，先高速地把结果输出到磁带上，然后在外围机地控制下，再把磁带上的计算结果由输出设备输出。这种输入/输出方式称为脱机输入输出方式。 采用这种方式大大加快了程序的输入/输出过程，提高了效率。
4：磁盘臂调度算法
1）最短寻道优先：总是处理与磁头当前位置最近的请求
2）电梯算法：保持按照一个方向移动并且总是处理距离最近的请求，直到该方向上无请求则调转方向。
五：死锁
1：死锁：当多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，在无外力作用下，这些进程将永远不能继续向前推进，我们称这种现象为死锁。
2：死锁的条件：
互斥条件：每一个资源要么分配给一个进程，要么是可用的
占有和等待条件：进程占有资源并请求其他资源
不剥夺条件：先前得到的资源不可强制被剥夺
环路条件：进程形成了一个链，每一个进程都在等待链中的下一个进程释放所占有的资源
3：死锁的检测
单个资源：检测有无请求环路
多个资源：可用资源矩阵+当前分配矩阵 > 请求矩阵 的方法去判断
4：死锁的避免
银行家算法：利用 仍需求资源矩阵 与 可用资源矩阵 的调配，看能不能把所有进程以某一种调度方式能成功运行完。
5：死锁的防止
1) 破坏互斥条件：有些设备(比如打印机) 可被spooled（假脱机）
2) 破坏占有和等待条件：在开始时就请求全部资源
3) 破坏不可抢占条件：这并不是一个可行的方案
4) 破坏环路等待条件：对所有资源进行编号，请求必须按照编号的顺序。