【软考：程序员（01）】如何考得程序员证书？本片知识点：操作系统基本概念、操作系统的分类、进程管理、三态模型、信号量机制、同步与互斥模型

操作系统基本概念

操作系统：

组织和管理软件、硬件资源以及计算机系统中的工作流程，并控制程序的执行，向用户提供接口。

操作系统的五大部分

进程管理：进程控制、进程同步、进程通信、进程调度
文件管理：文件存储空间管理、目录管理、文件的读写管理、存取控制
存储管理：存储分配与回收、存储保护、地址映射、贮存扩充
设备管理：对硬件设备管理，对输入输出设备的分配、启动、完成和回收
作业管理：任务、界面管理，人机交互、图形界面、语音控制、虚拟现实

只有有了操作系统，用户才有了可以交互的界面

操作系统的分类

操作系统
批处理操作系统
分时操作系统
实时操作系统
网络操作系统
分布式操作系统
微机操作系统
嵌入式操作系统

批处理操作系统

单道批：

一次一个作业入内存，作业由程序、数据、作业说明书组成
多道批：

一次多个作业入内存，特点：多道、宏观上并行 微观上串行

按照顺序依次处理指令

分时操作系统

把时间进行分割

采用时间片轮转的方式为多个用户提供服务，每个用户感觉独占系统

特点：

多路性、独立性、交互性和及时性

实时操作系统

实时控制系统和实时信息系统

实时控制系统

交互能力要求不高，可靠性要求高

设备两端精准度要求高、延迟性低

实时信息系统

网络操作系统

方便有效共享网络资源，提供服务软件和有关协议的集合

主要的网络操作系统由：Unix、Linux和Windows server系统

分布式操作系统

任意两台计算机可以通过通信交换信息

是网络操作系统系统的更高级形式，具有透明性、可靠性和高性能等特性

微机操作系统

Windows：

Microsoft开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统

Linux：

免费使用和自由传播的类Unix操作系统，多用户、多任务、多现场和多CPU的操作系统

嵌入式操作系统

运行在智能芯片环境中

特点：

微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性

用例：微波炉、电视机、冰箱等，运行在智能芯片基础上的设备

进程管理

进程的三态模型

进程管理（处理机管理）：

在计算机系统中资源分配和独立运行的基本单位

状态	说明
运行	进程在处理及上运行。单处理系统，处于运行状态的进程只能是一个。
就绪	进程获得了除处理及意外的一切所需资源，一旦未得到处理机即可运行
等待	也叫等待或睡眠状态，一个进程正在等到某一事件的发生而暂停停止运行

信号量机制

信号量S

整型变量，根据控制对象进行复制

S>=0表示资源可用数

n：n个资源

m：m个进程

n-m = r 范围；如果结果r<0，则表示有|r|个进程程序需要排队等待

死锁

多个进行在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局

当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进

同步和互斥

进程通信：

各个进程交换信息的过程

分类：

同步（直接制约）、互斥（申请临界资源简介制约）

同步

当同时有多个进程需要执行任务，这就会产生执行任务时间不同步

先抵达处理器的进程任务经过等待其他线程任务来到处理器执行
这样就可以多个任务一同进入处理器

互斥

当同时有多个进程需要执行任务，这就会产生，进程之间没有进行同步操作

彼此进程之间不会相互等待

申请释放

P：申请一个资源

V：释放一个资源

S：信号数量（S并不是一个具体含义）

每次执行P或V操作都会进行对应的S-1和S+1操作；

只有符合对应判断标准才会阻塞进入进程队列

互斥模型

多进程共享一台打印机

P（S）：使用打印机

V（S）：执行后续代码

互斥信号量S的初始值为1

打印机一次只能执行一个进程

P和V操作是配套的

流程：

进程A首先申请处理资源
若申请处理资源成功，则直接进入处理
申请处理资源不成功，将任务放入阻塞队列进行等待，跟随队列执行顺序进入处理

同步模型

单缓冲区生产者、消费者问题