石家庄做外贸网站建设,定制网站建设公司价格,百度惠生活商家怎么入驻,wordpress 首页调用栏目文章列表操作系统一、简介篇1.解释一下什么是操作系统2.操作系统的主要功能3.软件访问硬件的几种方式4.操作系统的主要目的是什么5.为什么Linux系统下的应用程序不能直接在Windows下运行6.什么是用户态和内核态7.用户态和内核态如何切换8.什么是内核二、进程和线程篇1.多处理系统的优势…
操作系统一、简介篇1.解释一下什么是操作系统2.操作系统的主要功能3.软件访问硬件的几种方式4.操作系统的主要目的是什么5.为什么Linux系统下的应用程序不能直接在Windows下运行6.什么是用户态和内核态7.用户态和内核态如何切换8.什么是内核二、进程和线程篇1.多处理系统的优势2.什么是进程表3.什么是进程、线程已经它们之间的区别4.什么是上下文切换5.使用多线程的好处6.进程终止的方式7.进程间的通信方式8.进程状态模型三、内存管理篇1.什么是按需分页2.什么是虚拟内存3.虚拟内存的实现方式4.内存为什么分段四、文件系统篇1.提高文件系统性能的方式1高速缓存2块提前读3减少磁臂运动4磁盘碎片整理2.RAID的不同级别五、IO篇1.操作系统的时钟是什么2.中断处理的过程3.什么是DMA4.直接访问内存的特点六、死锁篇1.什么是僵尸进程2.死锁产生的原因3.死锁产生的必要条件4.死锁的恢复方式一、简介篇
1.解释一下什么是操作系统
1操作系统是管理硬件和软件的一种应用程序2操作系统是运行在计算机上最重要的一种软件它管理计算机的资源和进程以及所有的硬件和软件。3它为计算机硬件和软件提供了一种中间层使应用软件和硬件进行分离让我们无需关注硬件的实现把关注点更多放在软件应用上4通常情况下计算机上会运行着许多应用程序它们都需要对内存和CPU进行交互操作系统的目的就是为了保证这些访问和交互能够准确无误的进行2.操作系统的主要功能
1进程管理主要作用就是任务调度在单核处理器下操作系统会为每个进程分配一个任务进程管理的工作十分简单而在多核处理器下操作系统除了要为进程分配任务外还要解决处理器的调度、分配和回收等问题2内存管理主要是操作系统管理内存的分配和回收在进程需要时分配内存以及在进程完成时回收内存协调内存资源通过合理的页面置换算法进行页面的换入换出3文件管理有效地管理文件的存储空间合理地在组织和管理文件系统为文件访问和文件保护提供更有效地方法及手段4设备管理根据确定的设备分配原则对设备进行分配使设备与主机能够并行工作为用户提供良好的设备使用界面5提供用户接口提供了访问应用程序和硬件的接口使用户能够通过应用程序发起系统调用从而操纵硬件实现想要的功能3.软件访问硬件的几种方式
软件访问硬件其实就是一种I/O操作软件访问硬件的方式也就是IO操作的方式有哪些选择和衡量I/O控制方式的原则
数据传送速度足够快能满足用户的需求但又不丢失数据
系统开销小所需地处理控制程序少
能充分发挥硬件资源的能力使I/O设备尽可能忙而CPU等待时间尽可能少以CPU为中心数据传送通过一段程序来实现
1直接访问由用户进程直接控制主存或CPU和外围设备之间的信息传送直接程序控制方式又称为忙/等待方式2中断驱动为了减少程序直接控制方式下CPU的等待时间以及提高系统的并行程度系统引入了中断机制。中断机制引入后外围设备仅当操作正常结束或异常结束时才向CPU发出中断请求。在I/O设备输入每个数据的过程中由于无需CPU的干预一定程度上实现了CPU与I/O设备的并行工作采用硬件方法
3DMA直接内存访问为了进一步减少CPU对I/O操作的干预防止因并行操作设备过多使CPU来不及处理或因速度不匹配而造成的数据丢失现象引入了DMA控制方式4通道控制方式通道是独立于CPU的专门负责输入输出控制的处理机它控制设备与内存直接进行数据交换。有自己的通道指令这些指令由CPU启动并在操作结束时向CPU发出中断信号4.操作系统的主要目的是什么
1管理计算机资源这些资源包括CPU、内存、磁盘驱动器、打印机等2提供一种图形界面提供了用户和计算机之间的桥梁3为其他软件提供服务操作系统与软件进行交互以便为其分配运行所需的任何必要资源5.为什么Linux系统下的应用程序不能直接在Windows下运行
1Linux系统和Windows系统的格式不同格式就是协议就是在固定位置有意义的数据。Linux下的可执行程序文件格式是elf 而Windows下的可执行程序是PE格式它是一种可移植的可执行文件2Linux系统和Windows系统的API不同这个API指的就是操作系统的APILinux中的API被称为系统调用是通过 int 0x80 这个软中断实现的。而Windows中的API是放在动态链接库文件中的也就是DDL(里面包含代码和数据)。Linux中的可执行程序获得系统资源的方法和Windows不一样所以显然是不能在Windows中运行的6.什么是用户态和内核态
用户态和内核态是操作系统的两种运行状态1内核态处于内核态的CPU可以访问任意的数据包括外围设备比如网卡、硬盘等处于内核态的CPU可以从一个程序切换到另外一个程序并且占用CPU不会发生抢占情况一般处于特权级0的状态我们称之为内核态2用户态处于用户态的CPU只能受限的访问内存并且不允许访问外围设备用户态下的CPU不允许独占也就是说CPU能够被其他程序获取7.用户态和内核态如何切换
所有的用户进程都是运行在用户态的用户程序的访问能力有限一些比较重要的比如从硬盘读取数据从
键盘获取数据的操作则是内核态才能做的事情而这些数据却又对用户程序来说非常中要所以就设计到两
种模式下的切换用户态发生系统调用/异常/外围设备的中断就会切换到内核态去执行处理处理结束后又切换到用户态8.什么是内核
在计算机中内核是一个计算机程序它是操作系统的核心可以控制操作系统中所有的内容二、进程和线程篇
1.多处理系统的优势
1多处理器系统的吞吐量比较高多处理器系统拥有多个并行的处理器2多处理器由于可以共享资源因此可以开源节流省钱整个系统的可靠性也随之提高2.什么是进程表
操作系统为了跟踪每个进程的活动状态维护了一个进程表。
在进程表内部列出了每个进程的状态以及每个进程使用的资源等3.什么是进程、线程已经它们之间的区别
1进程是一段正在执行的程序代码是操作系统进行资源分配和调度的最小单位2线程是进程中的单条流向每个进程可以分为多个线程线程是操作系统执行的最小单位3线程不像进程那样具有很强的独立性线程之间会共享数据4创建线程的开销要比进程小的多因为创建线程仅仅需要堆栈指针和程序计数器就可以了而创建进程需要操作系统分配新的地址空间、数据资源等开销比较大4.什么是上下文切换
1上下文切换是一种将CPU资源从一个进程分配给另一个进程的机制2从用户角度看计算机能够并行运行多个进程这恰恰是操作系统通过快速上下文切换造成的结果3在切换过程中操作系统需要先存储当前进程的状态(包括内存空间的指针当前执行完的指令等等)再读入下一个进程的状态然后执行此进程5.使用多线程的好处
1能够提高对用户的响应速度2可以实现线程间的资源共享6.进程终止的方式
1正常退出多数进程由于完成了工作而终止。当编译器完成了所给定程序的编译之后会执行一个系统调用告诉操作系统它完成了工作。2错误退出发现了严重错误而退出。3严重错误由进程引起的错误通常是程序中的错误所导致的。例如执行了一条非法执行引入不存在的内存或者除数是0等。4被其他进程杀死某个进程执行系统调用告诉操作系统杀死某个进程7.进程间的通信方式
1消息传递是进程间实现通信和同步等待的机制使用消息传递进程间的交流不需要共享变量直接就可以进行通信消息传递分为发送方和接收方2先进先出队列指的是两个不相关联进程间的通信两个进程之间可以彼此相互进程通信这是一种全双工通信方式3管道用于两个相关进程之间的通信这是一种半双工的通信方式如果需要全双工需要另外一个管道4直接通信在这种进程通信方式中进程与进程之间只存在一条链接进程间要明确通信双方的命名5间接通信是通信双方不会建立直接连接而是找到一个中介者这个中介者可能是个对象等等进程可以在其中放置消息并且可以从中删除消息以此达到进程间通信的目的6消息队列是内核中存储消息的链表它由消息队列标识符进行标识这种方式能够在不同进程之间提供全双工通信连接7共享内存是使用所有进程之间的内存来建立连接这种类型需要同步进程访问来相互保护8.进程状态模型
1新建态进程刚创建出来的时候2就绪态指的是可运行但因为其他进程正在运行而处于就绪状态3运行态指的是进程实际占用CPU时间片运行时4阻塞态指的是不具备运行条件正在等待被CPU调度5终止态指的是进程执行完毕到达结束点或者一位内错误而不得不终止进程三、内存管理篇
1.什么是按需分页
1在操作系统中进程是以页为单位加载到内存中的按需分页是一种虚拟内存的管理方式2在使用请求分页的系统中只有在尝试访问页面所在的磁盘并且该页面尚未在内存时也就是发生了缺页异常操作系统才会将磁盘页面复制到内存中2.什么是虚拟内存
1虚拟内存是一种内存分配方案是一项可以用来辅助内存分配的机制2使用虚拟内存就实现了可以同时加载多个应用程序提高内存空间利用率3物理内存本身是不限制访问的任何地址都可以读写这样就存在安全问题4直接使用物理内存会存在进程间的安全问题各个进程间没有独立的地址空间一个进程由于执行错误指令或是恶意代码都可以直接修改其它进程的数据甚至修改内核地址空间的数据3.虚拟内存的实现方式
虚拟内存中允许将一个作业分多次调入内存。采用连续分配方式时会使相当一部分内存空间都处于暂时
或永久的空闲状态造成内存资源的严重浪费而且也无法从逻辑上扩大内存容量。因此虚拟内存的实现
方式需要建立在离散分配的内存管理方式的基础上。有以下三种方式1请求分页存储管理2请求分段存储管理3请求段页式存储管理4.内存为什么分段
1使程序可以重定位避免两个相同程序编译出来的地址相同而导致无法运行的情况2为了能够访问到所有的内存四、文件系统篇
1.提高文件系统性能的方式 1高速缓存
1最常用的减少磁盘访问次数的技术是使用块高速缓存或者缓冲区高速缓存2高速缓存指的是一系列的块它们逻辑上数于磁盘但实际基于性能的考虑被保护在内存中3检查全部的读请求查看在高速缓存中是否有所需要的块。如果存在可执行读操作而无需访问磁盘。如果检查块不再高速缓存中那么首先把它读入高速缓存再复制到所需要的地方。之后对同一个块的请求都通过告诉缓存来完成。4由于在高速缓存中有许多块所以需要某种方法快速确定所需的块是否存在。常用方法是将设备和磁盘地址进行散列操作。然后在散列表中查找结果。具有相同散列值的块在一个链表中连接在一起这样就可以沿着冲突链查找其他块。5如果告诉缓存已满此时需要调入新的块则要把原来的某一块调出高速缓存如果要调出的块在上次调入后已经被修改过则需要把它写回磁盘。2块提前读
1在需要用到块之前试图提前将其写入高速缓存从而提高命中率。2许多文件都是顺序读取如果请求文件系统在某个文件中生成块k文件系统执行相关操作并且在完成之后会检查高速缓存以便确定块k1是否已经在告诉缓存中。如果不在文件系统会为k1安排一个预读取。3只适用于实际顺序读取的文件对随机访问的文件不适用3减少磁臂运动
1把有可能顺序访问的块放在一起从而减少磁盘臂的移动次数4磁盘碎片整理
1移动文件使它们相互挨着并把所有的至少是大部分的空闲空间放在一个或多个大的连续区域内2.RAID的不同级别
RAID称为磁盘冗余阵列。简称磁盘阵列。利用虚拟化技术把多个硬盘结合在一起成为一个或多个磁盘
阵列组目的是提高性能或数据冗余。1RAID 0 - 无容错的条带化磁盘阵列
2RAID 1 - 镜像和双工
3RAID 2 - 内存式纠错码
4RAID 3 - 比特交错奇偶校验
5RAID 4 - 块交错奇偶校验
6RAID 5 - 块交错分布式奇偶校验
7RAID 6 - P Q冗余五、IO篇
1.操作系统的时钟是什么
时钟也被称为计时器负责维护时间、防止一个进程长期占用CPU时间等其他功能2.中断处理的过程 3.什么是DMA
1DMA的中文是直接内存访问它意味着CPU授予IO模式权限在不涉及CPU的情况下读取或写入内存2也就是DMA不需要CPU的参与3由于DMA设备可以直接在内存之间传输数据而不是使用CPU作为中介因此可以缓解总线上的拥塞4DMA通过允许CPU执行任务同时DMA系统通过系统和内存总线传输数据来提高系统的并发性4.直接访问内存的特点
1数据传送以数据块为基本单位2所传送的数据从设备直接送入主存或者从主存直接输出到设备上3仅在传送数据块开始和结束时才需要CPU的干预而整块数据的传送则是在控制器的控制下完成六、死锁篇
1.什么是僵尸进程
1是指已完成且处于终止状态但在进程表中却仍然存在的进程2僵尸进程通常发生在父子关系的进程中由于父进程仍需要读取子进程的退出状态所导致的2.死锁产生的原因
1资源竞争
2程序执行顺序不当3.死锁产生的必要条件
1同一时刻只能有一个进程访问某个资源
2一个资源在等待某个资源时不是放已经占有的资源
3分配给一个进程的资源除非他自己释放不能被其他进程抢占
4形成首尾相连的循环等待4.死锁的恢复方式
1通过抢占恢复将某个进程的资源强制取走给其他进程使用使用完又送回2通过回滚恢复为了进行恢复要回滚到上一个较早的检查点此时可以对资源再次进行分配3杀死进程恢复直接杀死一个进程
