2023软考中级《软件设计师》（备考冲刺版） | 操作系统_软考中级软件设计师电子书2023

目录

1.操作体统相关概念

1.1 操作系统的功能

1.2 特殊的操作系统

2.进程管理

2.1进程的概念

2.1.1 线程的概念

2.1.2 进程的状态

2.2 进程调度

2.2.1 PV操作的概念

2.2.2 信号量和PV操作

2.2.3 前趋图与PV操作

3.存储管理

3.1 页式存储

3.2 段式存储

3.3 段页式存储

3.4 磁盘管理

4.设备管理

4.1 I/O管理软件分层

4.2 I/O管理软件相关概念

5.文件管理

5.1 文件相关概念

5.2 树形目录结构

5.3 位示图

5.4 索引文件结构

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1.操作体统相关概念

考点：了解操作系统相关概念，包括操作系统的作用、特殊操作系统的分类、嵌入式操作系统的特点

考法：识别操作系统层次；判断操作系统相关描述是否正确；判断线程部分内容是否能够共享

要点：

1.1 操作系统的功能

考计算机操作系统层次结构，如下图：

1.2 特殊的操作系统

重点关注嵌入式操作系统！

2.进程管理

2.1进程的概念

2.1.1 线程的概念

考法:线程能共享的资源和不能共享的资源有哪些

2.1.2 进程的状态

要点：

1.三态模型：

：

注意点：

        1.单处理机不会有两个运行态

        2.等待不能直接进入到运行态

2.五态模型：

 注意挂起状态

2.2 进程调度

2.2.1 PV操作的概念

要点：

1.临界资源:多个进程间需要用互斥方式对其进行共享的资源；

2.互斥，同步概念；

3.信号量:一种特殊的全局变量，可以表示资源数量，为负数时还可以表示排队进程数

2.2.2 信号量和PV操作

考法:判断是同步还是互斥信号量;信号量初值是多少;流程图中填写合适的pv操作

要点：

pv操作是对临界资源进行访问的；

p加锁，v解锁，pv同生同死；

p操作，s-1;v操作，s+1；

1.单缓冲区-互斥模型:同一个进程中，使用缓冲区前后进行p和v操作，信号量s初值为缓冲区的个数。

2.单缓冲区-同步模型:两个进程，s1，s2在两个进程中进行pv操作，先加锁p的信号量初值为1，先解锁v的信号量初值为0

3.单缓冲区-互斥同步结合:不能让两个进程同时使用缓冲区，对缓冲区单独加互斥信号量s，用前加锁，用后解锁。

4.缓冲区信号量初值确定:空间位m的缓冲区，s的初值为m，缓冲区本身也是一种临界资源。

2.2.3 前趋图与PV操作

考法：前趋图与PV操作结合，根据前趋图箭线标注信号量，再根据进程图填空：

要点：

针对箭线标注信号量：一个箭线对应一个信号量，而不是一个进程或活动。

箭线的起点位置是V操作（即前趋活动完成后以V操作通知后继活动）；

箭线的终点位置是P操作（即后继活动开始前以P操作检查前趋活动是否完成)。

例题：图中abcdef依次填什么？

做题技巧:

1.先在箭线图中标注pv操作及信号量

2.标信号量的顺序按照活动从小到大的顺序匹配

3.判断信号量之间的关系，标在pv操作内

2.2.4 死锁（涉及计算）

死锁：是指两个以上的进程互相都要求对方已经占有的资源，导致无法继续运行下去的现象

考点：了解死锁的条件，掌握死锁资源分配计算、银行家算法

考法：本知识点主要考查形式有：根据进程情况计算死锁资源数；根据资源数利用银行家算法进行资源分配，判断选项中给出的序列是否安全。

要点：

1.了解死锁的条件和预防概念：进程管理是操作系统的核心，但如果设计不当，就会出现死锁的问题。如果一个进程在等待一件不可能发生的事，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。
2.根据题干给出的进程和资源分配，判断形成死锁的最小资源数或其他参数：

对于这种情况，分配资源时每个进程得到可以完成进程的资源数减一，此时是形成死锁的最差情况，在此情况下多1个资源即可解决死锁问题，即不可能形成死锁。

假设m个进程各自需要w个R资源，系统中共有n个R资源，此时不可能形成死锁的条件是：

m＊（w-1）＋1＜＝n。

n<w:系统一定死锁；m*(w-1)<=n<=w,可能避免，也可能死锁。

3.银行家算法：当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程。进程可以分期请求资源，但请求的总数不能超过最大需求量。当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进程在有限的时间里得到资源。根据银行家算法判断相关进程序列是否会形成死锁，是则为不安全序列。

2.2.5 进程资源图

3.存储管理

3.1 页式存储（涉及计算）

页式存储:将程序与内存划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。

考点:逻辑地址对应的物理地址，页内地址的长度

要点：
1.分配的页面不够用->产生缺页中断->重新分配解决，淘汰已分配的内存，将新的分配->页面淘汰原:1.淘汰访问位为0，2.多个访问位为0，优先淘汰修改位为0

2.淘汰算法：

对于多种淘汰算法：

最优算法OPT（理想型），

随机算法RAND（随机性），

先进先出FIFO（可能产生“抖动”），

最近最少使用LRU（依据局部性原理）。
 

3.2 段式存储

考点:段式存储地址合法性判断

要点：

1.段式存储优缺点

优点:多道程序共享内存，各段程序修改互不影响

缺点:内存利用率低，内存碎片浪费大

2.段式存储地址合法性判断

段内逻辑地址(段号，段内偏移量)

段内偏移量要≤对应段长范围

3.3 段页式存储

考点:段号长度，页号长度，页内地址长度计算

3.4 磁盘管理（涉及计算）

考点：掌握磁盘相关解题技巧（磁盘存取时间计算；磁盘优化存储问题；移臂调度算法问题）

考法：计算磁盘数据的读取时间；优化存储后的数据读取时间；磁盘调度算法的相关应用；

要点：

1.存取时间=寻道时间+等待时间

2.磁盘调度算法（考虑移臂时，只需要考虑柱面信息即可，扇区不需要考虑，同一柱面的多个扇区先后顺序随机）：

先来先服务FCFS（谁先申请先服务谁）；

最短寻道时间优先SSTF（申请时判断与磁头当前位置的距离，谁短先服务谁）；

扫描算法SCAN（电梯算法，双向扫描）；

循环扫描CSCAN（单向扫描）

3.移臂调度过程中，同一柱面有多个扇区怎么办？
一般而言，涉及到移臂调度算法时，只需要考虑移臂过程，查看柱面顺序即可。旋转等待时间跟多磁头（盘面）是否并发读写有关系，从目前磁盘技术来看，是支持多个盘面同时读写的。所以只要是同一柱面，扇区顺序没有要求。

4.单缓冲区和双缓冲区

4.设备管理

4.1 I/O管理软件分层

重复考了两次以上！

4.2 I/O管理软件相关概念

5.文件管理

5.1 文件相关概念

文件：具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合。√逻辑结构：有结构的记录式文件、无结构的流式文件。

物理结构：连续结构、链接结构、索引结构、多个物理块的索引表。

文件目录：文件目录项/文件的说明/文件控制块FCB

基本信息类：文件名、文件的物理地址、文件长度和文件块数等

存储控制信息类：文件的存储权限：读写、执行权限等

（文件属性：只执行、隐含、只读、读/写、共享、系统）

使用信息类：文件建立日期、最后一次修改/访问日期、当前使用的信息、打开文件的进程数以及在文件上的等待队列等

目录结构

一级目录结构：线性结构，查找速度慢，不允许重名和实现文件共享等

二级目录结构：主文件目录（MFD）＋用户目录（UFD）

三级目录结构：树型目录结构（多级目录结构）

5.2 树形目录结构

考点:选择正确的绝对路径，相对路径，全文件名

5.3 位示图（涉及计算）

两种状态:0空闲(可用)，1占用(不可用)

5.4 索引文件结构（涉及计算）

考点:逻辑页号对应索引方式，能够索引的最大文件长度

做题技巧

1、索引结点对应的索引方式一般题干会给出，没有给出的默认按照如图所示方式理解，下面的文件大小依图给出计算过程。

2、根据物理块大小（假设1KB）和地址项长度（假设4B），可以计算存放间接索引的物理块可以存放的地址项个数：物理块大小/地址项长度，向下取整

（1KB/4B＝256，注意单位和进制转换）。

3、直接索引（即索引结点直接指向实际存储文件的物理块），能够表示的逻辑页号范围是0～4，能够表示的文件大小时5＊1KB。

4、一级间接索引（即索引结点指向的物理块存放的是地址项，对应地址项个数256个，可以指向256个实际存储文件的物理块），能够表示的逻辑页号范围是

5-256+256，能够表示的文件大小是256＊1KB+256*1KB。

5、二级间接索引（即索引结点指向的物理块存放的是间接索引的地址项，共256个，可以指向256个存放地址项的物理块，每个物理块指向实际存储文件的地址项有256个，最终指向的物理块共有256＊256个），能够表示的逻辑页号范围是266～66053，能够表示的文件大小是66053KB。

5+256+256+256*256=66053