【操作系统】复习日：进程管理 + 存储管理（整理对比表）

适合读者软考中级备考同学阅读时间6分钟内容进程管理与存储管理两大板块核心对比表、易错点、记忆口诀汇总一、进程管理部分1.1 进程三态与五态模型对比状态模型状态集合状态转换适用场景三态模型就绪、运行、阻塞就绪↔运行、运行→阻塞、阻塞→就绪基础模型用于理解调度核心五态模型新建、就绪、运行、阻塞、终止三态基础上增加新建→就绪、运行→终止完整描述进程从创建到消亡的全过程新增状态关键点新建态进程正在被创建PCB已分配但尚未加载到内存。终止态进程已结束但PCB尚未回收僵尸状态。1.2 进程调度算法对比表算法调度方式优点缺点是否饥饿FCFS非抢占简单公平长作业阻塞短作业护航效应无SJF非抢占非抢占平均等待时间最短需预知运行时间有长作业可能饥饿SJF抢占式SRTN抢占平均等待时间最优需预知剩余时间开销大有优先级静态可抢占/非抢占区分任务重要性低优先级可能饥饿有优先级动态可抢占/非抢占防止饥饿等待时间越长优先级越高实现复杂无时间片轮转RR抢占响应快公平时间片大小敏感切换开销无关键结论SJF非抢占平均等待时间最短理论最优。FCFS可能造成护航效应convoy effect。动态优先级可有效防止饥饿。1.3 同步与互斥的PV操作对比应用场景信号量设计关键点互斥临界资源mutex初值1P(mutex) / V(mutex) 成对包围临界区同步前驱关系每个同步关系一个信号量初值0前驱进程末尾V后继进程开头P生产者-消费者emptyn,full0,mutex1P(empty) → P(mutex) → 放 → V(mutex) → V(full)顺序不能颠倒读者-写者读优先rw_mutex1,count_mutex1,readcount0第一个读者P(rw_mutex)最后一个读者V(rw_mutex)哲学家进餐每根筷子一个信号量1防止死锁限制并发数、改变拿筷顺序或一次性申请1.4 死锁相关对比表策略时机核心方法优点缺点预防系统设计时破坏四个必要条件之一如资源有序分配、一次性申请简单静态资源利用率低避免银行家算法运行时分配前判断分配后是否安全不安全则等待资源利用率高需预知最大需求实现复杂检测运行时定期资源分配图简化单实例或银行家算法变体多实例可及时发现死锁检测时机和开销需权衡恢复死锁发生后终止进程选择代价最小的或资源抢占需回滚能解除死锁终止进程丢失工作抢占需回滚机制死锁必要条件记忆互斥 持有并等待 不可抢占 循环等待缺一不可。二、存储管理部分2.1 存储管理方式对比表对比项分区存储页式存储段式存储段页式存储划分依据连续区域固定/动态固定大小页机械逻辑段可变长先分段再分页地址结构基址偏移页号偏移段号偏移段号页号偏移内部碎片固定分区有有最后一页无有段内最后一页外部碎片动态分区有无有无反映逻辑结构否否是是共享与保护困难较困难容易段级容易段级地址转换次数1次1次页表1次段表越界检查2次段表页表典型应用早期OS现代OS如Linux早期OS如Multics某些Unix变种如x862.2 虚拟存储与页面置换算法对比算法淘汰依据是否可实现Belady异常硬件开销缺页率OPT最佳未来最长时间不访问❌无无理论最低FIFO最早进入内存✅有最低较高LRU最久未被访问✅需硬件栈/计数器无较高较低接近OPTCLOCK基本指针扫描R位为0✅无低中等近似LRU改进型CLOCK扫描(R,M)组合优先(0,0)✅无中等中等考虑修改代价关键点Belady异常仅FIFO会出现分配更多页框缺页反而增加。OPT作为性能基准实际不可实现。CLOCK是LRU的工程近似实际系统常用。2.3 磁盘调度算法对比表算法选择依据是否饥饿平均寻道特点FCFS请求到达顺序无高最简单公平SSTF离当前磁头最近有远处可能饿死较低性能好但不公平SCAN电梯当前方向上的下一个无低两端请求延迟大C-SCAN循环单向扫描返回不服务无较低响应时间均匀但返回浪费寻道三、易错点汇总易错点正确理解进程状态转换中“阻塞→运行”❌ 错误必须先“阻塞→就绪→运行”互斥信号量初值设为0❌ 互斥初值为1同步信号量初值为0PV操作中P操作顺序颠倒会导致死锁✅ 先同步后互斥先P(empty)后P(mutex)反之可能死锁死锁四个必要条件中“资源剥夺”❌ 正确术语是“不可抢占”非剥夺不安全状态就是死锁❌ 不安全状态≠死锁是可能发展为死锁的危险区页式存储无碎片❌ 页式有内部碎片最后一页无外部碎片段式存储无碎片❌ 段式有外部碎片无内部碎片段页式存储地址转换只需一次查表❌ 需要两次查表先段表再页表FIFO算法不会发生Belady异常❌ FIFO是唯一会出现Belady异常的算法CLOCK算法淘汰R1的页面❌ CLOCK淘汰R0的页面R1的页面清0并继续扫描给予“第二次机会”磁盘调度中SCAN和C-SCAN的服务顺序SCAN双向扫描到达最远端后反向C-SCAN单向扫描到达最远端后返回起点返回时不服务四、记忆口诀汇总进程状态就绪等CPU运行正执行阻塞等I/O新建终止补五态。调度算法FCFS按序来SJF找最短优先级动态轮转时间片。PV操作互斥初值1同步初值0P在前V在后顺序不能倒。死锁条件互斥持有不可抢循环等待把命丧。存储管理页式等长消外碎段式逻辑易共享段页结合两表查。页面置换OPT看未来FIFO先来LRU看过去CLOCK扫一圈。磁盘调度FCFS公平慢SSTF快但饿SCAN电梯走C-SCAN单向环。五、小测验评论区对答案某系统采用时间片轮转调度时间片大小为10ms。若进程切换开销为1ms则CPU的有效利用率约为多少提示有效利用率 时间片 / (时间片切换开销)在读者-写者问题中若读者数为3rw_mutex当前值为0则写者能否立即写入为什么某虚拟存储系统采用LRU置换算法分配3个页框访问序列为1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5求缺页次数。段页式存储管理中一个逻辑地址(段号, 页号, 偏移)的转换需要经过哪些步骤本专栏日更点击头像 → 专栏《软考中级高频考点》订阅第一时间接收新内容#软考中级 #软件设计师 #进程管理 #存储管理 #复习日 #操作系统