寫在前面

作業系統在計算機行業中是一門最基礎的技術，無論是在開發專案還是在演演算法崗，我們都是基於計算機上進行的，我們對作業系統的瞭解體現我們從事計算機相關崗位的資深素質，因此，接下來，這篇文章給大家介紹在面試中常見的作業系統的知識點。當然，開發和演演算法崗對計算機網路的要求程度不同，相對而言，開發對作業系統的要求其實更高一些。但是一些基礎、核心、常見的問題要求我們要掌握。

面試的過程中，為了考察面試者的基礎功力，除了演演算法以外，作業系統將會佔比很大的權重，本文就給大家全部分享吧

目錄大綱

 

 

 

 

（由於知識點太多，Σ( ° △ °|||)︴，此處省略.............................................................）

 

第一章、認識作業系統

• 計算機硬體簡介
• 作業系統博物館
• 作業系統概念
• 系統呼叫
• 作業系統結構

現代計算機系統由一個或多個處理器、主記憶體、印表機、鍵盤、滑鼠、顯示器、網路介面以及各種輸入/輸出裝置構成。

 

CPU

CPU是計算機的大腦，它主要和記憶體進行互動，從記憶體中提取指令並執行它。一個CPU的執行週期是從記憶體中提取第一條指令、解碼並決定它的型別和運算元，執行，然後再提取、解碼執行後續的指令。重複該回圈直到程式執行完畢。

 

多執行緒和多核晶片

對於作業系統來講，多執行緒是有意義的，因為每個執行緒對作業系統來說都像是一個單個的CPU。比如一個有兩個CPU的作業系統，並且每個CPU執行兩個執行緒，那麼這對於作業系統來說就可能是4個CPU。

 

記憶體

計算機中第二個主要的元件就是記憶體。理想情況下，記憶體應該非常快速(比執行一條指令要快，從而不會拖慢CPU執行效率)，而且足夠大且便宜，但是目前的技術手段無法滿足三者的需求。於是採用了不同的處理方式，記憶體系統採用一種分層次的結構

 

 

 

匯流排

上面的結構(簡單個人計算機的元件圖)在小型計算機已經使用了多年，並用在早期的IBM PC中。然而，隨著處理器核記憶體變得越來越快，單個匯流排處理所有請求的能力也達到了上線，其中也包括IBMPC匯流排。必須放棄使用這種模式。其結果導致了其他匯流排的出現，它們處理I/0裝置以及CPU到記憶體的速度都更快。這種演變的結果導致了下面這種結構的出現。

 

第二章、程序和執行緒

• 程序
• 執行緒
• 程序間通訊
• 排程

程序模型

 

多執行緒解決方案

 

經典的執行緒模型

 

競態條件

 

互斥量

 

訊息傳遞

 

屏障

 

批次處理中的排程

 

第三章、記憶體管理

• 無記憶體抽象
• 一種記憶體抽象:地址空間
• 虛擬記憶體
• 頁面置換演演算法

 

 

執行多個程式

 

基址暫存器和變址暫存器

 

交換過程

 

 

記憶體針對自動增長的區域，會有三種處理方式

 

 

使用點陣圖的儲存管理

 

 

頁表

 

先進先出頁面置換演演算法

 

工作集時鐘頁面置換演演算法

 

第四章、檔案系統

• 檔案
• 目錄
• 檔案系統的實現
• 檔案系統的管理和優化

 

檔案結構

 

檔案型別

 

層次目錄系統

 

連結串列分配

 

 

紀錄檔檔案系統

 

虛擬檔案系統

 

磁碟空間管理

 

物理轉儲和邏輯轉儲

 

第五章、I/O

• I/O裝置
• IO軟體原理
• I/O層次結構
• 盤
• 時鐘

 

裝置控制器

裝置控制器是處理CPU傳入和傳出訊號的系統。

 

記憶體對映I/0

每個控制器都會有幾個暫存器用來和CPU進行通訊。通過寫入這些暫存器，作業系統可以命令裝置傳送資料，接收資料、開啟或者關閉裝置等。通過從這些暫存器中讀取資訊，作業系統能夠知道裝置的狀態，是否準備接受一個新命令等。

 

直接記憶體存取

 

精確中斷和不精確中斷

 

中斷處理程式

 

磁碟

為了組織和檢索資料，會將磁碟組織成特定的結構，這些特定的結構就是磁軌、磁區和柱面

 

磁碟臂排程演演算法

 

第六章、死鎖

• 鴕鳥演演算法
• 死鎖檢測和恢復
• 死鎖避免
• 破壞死鎖

 

計算機系統中有很多獨佔性的資源，在同一時刻只能每個資源只能由一個程序使用，我們之前經常提到過印表機，這就是一個獨佔性的資源，同一時刻能有兩個印表機同時輸出結果，否則會引起檔案系統的癱瘓。所以，作業系統具有授權-個程序單獨存取資源的能力。

死鎖模型

Holt在1972年提出對死鎖進行建模，建模的標準如下：

●圓形表示程序

●方形表示資源

 

 

通訊死鎖

 

死鎖是一類通用問題，任何作業系統都會產生死鎖。當每一-組程序 中的每個程序都因等待由該組的其他程序所佔有的資源而導致阻塞，死鎖就發生了。這種情況會使所有的程序都處於無限等待的狀態。死鎖的檢測和避免可以通過安全和不安全狀態來判斷，其中一個檢測方式就是銀行家演演算法;當然你也可以使用鴕鳥演演算法對死鎖置之不理，但是你肯定會遭其反噬。也可以在設計時通過系統結構的角度來避免死鎖，這樣能夠預防死鎖;也可以破壞死鎖的四個條件來破壞死鎖。資源死鎖並不是唯一性的死鎖，還有通訊間死鎖，可以設定適當的超時時間來完成。活鎖和死鎖的問題有些相似，它們都是-種程序無法繼續向下執行的狀態。 由於程序排程策略導 致嘗試獲取程序的一方永遠無法獲得資源後，程序會導致飢餓的出現。

第七章、作業系統面試題

解釋一下什麼是作業系統

 

微核心

 

多處理系統的優勢

 

 

（由於內容太多了，就不一一展示了Σ( ° △ °|||)︴）

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