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《B站王道操作系统学习笔记》是一份系统阐述操作系统的文档，涵盖了进程管理、内存管理、文件管理等多个关键领域。操作系统作为计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机系统中的各种硬件资源和软件资源，提供给用户和应用程序友好的界面和接口。以下是对该文档中提到的各个知识点的详细说明。 第一章：操作系统基本概念 1. 基本概念、功能和目标 操作系统是计算机系统资源的管理者，它的基本功能包括处理器管理、存储管理、文件系统管理和设备管理。其目标是提供一个方便用户操作、有效管理和合理分配计算机资源的环境。 2. 操作系统的特征 操作系统通常具有并发性、共享性、虚拟性和异步性等特征。并发性指的是系统中存在多个同时进行的活动，尽管它们在宏观上是同时发生的，但在微观上可能是分时进行的。共享性是指多个进程共享系统资源。虚拟性是指操作系统将物理资源转换成逻辑上的虚拟资源，如虚拟内存。异步性指的是进程执行的非确定性，即进程的执行速度和执行顺序是不可预测的。 3. 操作系统的发展与分类 操作系统经历了从批处理系统到分时系统，再到现代的多用户、多任务操作系统的演变。按功能和运行环境的不同，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统等。 4. 运行机制 操作系统的运行机制包括核心态和用户态。核心态（KernelMode）又称为管态或系统态，是操作系统内核运行时所处的模式，拥有对硬件资源的最高控制权。用户态（UserMode）是用户程序运行时所处的模式，它对系统资源的访问受到限制。 5. 中断和异常 中断是操作系统响应外部事件的一种机制，它允许处理器暂停当前任务，转而执行一个特定的中断处理程序。异常则通常指由程序执行过程中出现的错误引起，如除零错误、访问违规等。 6. 系统调用 系统调用是应用程序向操作系统提出的服务请求，如文件操作、进程控制等。系统调用是用户程序与操作系统交互的主要方式。 7. 操作系统的体系结构 操作系统体系结构包括微内核架构、宏内核架构、虚拟机架构等。微内核架构的核心是尽可能减少内核功能，将服务功能移至用户空间，以提高系统的可扩展性和可靠性。 第二章：进程 1. 进程定义、组成、组织方式、特征 进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，它由程序代码、数据集合和进程控制块组成。进程的状态可以是就绪、运行、等待等。 2. 进程的状态与转换 进程的状态转换是描述进程在不同状态之间转换的过程，如从就绪状态转换到运行状态，或从等待状态转换到就绪状态。 3. 进程控制 进程控制包括创建、撤销、阻塞和唤醒进程等操作，主要由操作系统内核的进程调度器完成。 4. 进程通信 进程通信是实现进程间信息交换的机制，常见的进程通信方式包括信号、消息队列、共享内存等。 5. 线程概念与多线程模型 线程是进程中的一个执行单元，拥有自己的程序计数器、寄存器集和栈。多线程模型描述了线程与进程之间的关系，如用户级线程和内核级线程。 6. 进程调度的概念、层次 进程调度是指操作系统决定哪个进程获得处理器以及获得的时间。调度层次可以分为高级调度、中级调度和低级调度。 7. 进程调度的时机、切换与过程方式 进程调度的时机是指何时进行进程切换。切换过程中，操作系统保存当前进程的状态，并加载下一个进程的状态。 8. 调度算法的评价指标 评价调度算法的指标有CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间和响应时间等。 9. 调度算法 常见的进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、高响应比优先（HRRN）、时间片轮转、优先级调度和多级反馈队列等。 10. 进程同步、进程互斥 进程同步和进程互斥是进程协作的重要机制，它们分别用于管理进程间的顺序性和互斥访问共享资源。 11. 进程互斥的软件、硬件实现方法 实现进程互斥的软件方法包括单标志法、双标志法和Peterson算法。硬件方法主要利用原子操作指令实现。 12. 信号量机制 信号量是一种实现进程同步与互斥的机制，可以利用信号量解决诸如生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题等同步和互斥问题。 13. 死锁、死锁的处理策略 死锁是指两个或多个进程互相等待对方释放资源，导致所有进程都无法继续执行的现象。预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁是处理死锁的主要策略。 第三章：内存 1. 内存、内存管理 内存管理包括内存的分配和回收、地址映射和内存保护等。内存分为逻辑地址和物理地址，操作系统通过地址变换机构将程序的逻辑地址转换为物理地址。 2. 覆盖与交换 覆盖技术是为了有效利用内存空间，将程序中暂时不执行的部分移到磁盘上，腾出空间给其他部分使用。交换技术则是将暂时不执行的程序全部移到磁盘上，让出内存给其他程序使用。 3. 动态分区分配算法 动态分区分配算法用于实现内存的动态分配和回收。常见的算法包括首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法和邻近适应算法。 4. 分页和分段存储管理 分页和分段是两种不同的内存管理方式。分页将物理内存分成固定大小的页框，程序被分为页；分段将程序按照逻辑结构分为段。 5. 段页式管理方式 段页式管理方式结合了分段和分页的优点，程序按段分页存储，先通过段表定位到具体的页表，再通过页表找到实际的物理页框。 6. 虚拟存储的基本概念 虚拟存储允许程序的逻辑地址空间大于物理内存大小。操作系统利用磁盘存储器来扩展内存，使得用户感觉拥有了比实际内存更大的存储空间。 7. 请求分页管理 请求分页管理是一种虚拟存储管理技术，它只在实际需要时才将程序的页调入物理内存。 8. 页面置换算法 页面置换算法用于解决请求分页管理中出现的页面失效问题。常见的算法包括最佳置换算法（OPT）、先进先出（FIFO）和最近最久未使用（LRU）算法。 第四章：文件管理 1. 文件管理、文件的逻辑结构 文件管理负责文件的创建、删除、读写等操作。文件的逻辑结构是指文件在逻辑上的组织形式，如顺序文件、索引文件等。 2. 文件目录 文件目录用于管理文件的命名、存储位置和属性等信息。它是一张表，包含了文件的名称、大小、存放位置、创建日期、权限等信息。 3. 文件的物理结构 文件的物理结构是指文件在存储介质上的存储形式，常见的物理结构包括连续结构、链接结构和索引结构。 4. 文件存储空间管理 文件存储空间管理是指如何合理分配和回收存储介质上的空间。常见的方法有连续分配、链接分配和索引分配。 5. 文件的基本操作 文件的基本操作包括文件创建、删除、打开、关闭、读、写等。 6. 文件共享 文件共享是指多个用户或进程可以同时访问同一个文件。常用的文件共享方式有硬链接和软链接。 7. 文件保护 文件保护是指对文件进行安全性保护，防止未授权的访问。常见的文件保护机制包括口令保护、访问控制列表（ACL）等。 8. 文件系统的层次结构 文件系统是由多个层次组成的，这些层次包括用户接口层、逻辑文件系统、文件组织层和设备管理及物理层。 9. 磁盘的结构与磁盘调度算法 磁盘调度算法用于提高磁盘的访问效率，常见的磁盘调度算法有先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）算法和循环扫描（C-SCAN）算法。 10. 减少磁盘延迟时间的方法 减少磁盘延迟时间的方法包括采用更高效的磁盘调度算法、使用缓存技术等。 总体而言，这份学习笔记为学习和理解操作系统提供了全面而深入的材料。在学习操作系统时，掌握这些知识点对于深入理解计算机系统的工作机制至关重要。