操作系统：
应用程序资源管理器特征：
并发：共享虚拟异步操作系统和外部打交道的方式：中断、异常和系统调用
系统调用：应用程序主动向操作系统发出的服务请求异常：非法指令或者其他原因导致当前指令执行失败（如：内存出错）后的处理请求中断：来自硬件设备的处理请求三者的区别：
源头： 中断：外设 异常：应用程序意想不到的行为 系统调用：应用程序请求操作系统提供服务响应方式： 中断：异步 异常：同步 系统调用：同步或异步处理机制： 中断：持续，对用户应用程序是透明的 异常：杀死或重新执行意想不到的应用程序指令 系统调用：等待和持续操作系统内存管理的目标：
抽象：逻辑地址空间保护：独立地址空间，每个进程只能访问自己的地址空间共享：访问相同的内存单元虚拟化：更大的地址空间操作系统内存的管理方式：
重定位分段分页虚拟存储地址空间定义：
物理地址空间：硬件支持的地址空间逻辑地址空间：在CPU运行的进程看到的地址空间连续内存分配和内存碎片：
连续内存分配：给进程分配一块不小于指定大小的连续的物理内存区域内存碎片：空闲内存不能被利用外部碎片：分配单元之间未利用的内存内部碎片：分配单元内部的未被利用的内存，取决于分配单元大小是否要取整连续内存分配：
动态分区分配：当程序被加载时，分配一个进程指定大小的可变分区（块、内存），分区的地址是连续的 操作系统需要维护两个数据结构：所有进程的已分配的分区的地址和空闲分区的地址 动态分区分配策略：最先匹配（空闲分区按照地址顺序排列，第一个可用的空间）、最佳匹配（空闲分区按大小排序，查找并使用不小于所需空间的最小空闲分区）、最差匹配（寻找尺寸不小于所需空间的最大空闲分区）碎片整理：当所需的内存不够时，将剩余的空间进行拼接以得到更大的内存空间，以便满足进程的空间需求
紧凑：通过紧凑的方式来合并剩余空间（外部碎片）要求，所有的应用程序可以动态重定位分区对换：通过抢占并回收处于等待状态进程的分区，以增大可用内存空间非连续内存分配的实现方式：
段式存储管理：段之间不连续，段内空间连续页式存储管理： 页帧：物理页面 页面：逻辑页面 页面到页帧的映射：通过页表来实现，实现逻辑地址到物理地址的转化快表： 页表如果特别大后，会占用很大的存储空间，解决方法：
快表多级页表反置页表计算机系统通常会出现内存空间不够用的情况。解决方法：
覆盖：应用程序手动把需要的指令和数据保存在内存中交换：操作系统自动把暂时不能执行的程序保存到外存中虚拟存储：在有限的容量内存中，以页为单位自动装入更多更大的程序覆盖技术：在较小的内存中运行较大的程序
方法：依据程序的逻辑结构，将程序划分为若干功能相对独立的模块；将不会同时执行的模块共享同一块内存区域交换技术：增加正在运行或需要运行的程序的内存
实现方法：将暂时不能运行的程序放到外存，换出换入的基本单位是进程虚拟存储技术：只把部分程序放到内存中，从而运行比物理内存大的程序，实现内存和外存之间的交换，从而获得更多的空闲内存空间
局部性原理：程序在执行过程中的一个较短的时期，所执行的指令地址和指令的操作数地址分别局限于一定区域
时间局部性：一条指令的一次执行和下次执行，一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短的时期内空间局部性：当前指令和邻近的几条指令，当前访问的数据和邻近访问的数据都集中在一个较小的区域内分支局部性：一条跳转指令的两次执行，很可能跳到相同的内存位置原理：
装载 程序时，只将当前指令执行需要的部分页面或段装入内存指令执行中需要的指令或数据不在内存中（缺页或确段）时，处理器通知操作系统将相应的页面或段调入内存操作系统将内存中暂时不用的 页面或段保存到外存实现方式：
虚拟页式存储虚拟段式存储基本特征：
不连续性：物理内存分配非连续、虚拟地址空间使用非连续大用户空间：提供给用户的虚拟内存可大于实际的物理内存部分交换：虚拟存储只对部分虚拟地址空间进行调入和调出页面锁定：是指在页面置换过程中不能被换出的页面，也就是必须常驻内存的逻辑页面，通常包括操作系统的关键部分以及要求响应速度的代码和数据，通过也表中锁定的标志位来标识
置换算法评价的标准：页面置换次数越少，算法越好
置换算法分类：
局部页面置换算法：置换页面的选择范围仅限于当前进程占用的物理页面全局页面置换算法：置换页面的选择范围是所有可能换出的物理页面最优置换算法（OPT）：置换在未来最长时间不访问的页面
实现：缺页时，计算每个逻辑页面下一次访问的时间，选择未来最长时间不访问的页面。该方法不能实现，因为无法预料未来哪个页面什么时间访问，只能作为性能评价依据先进先出算法（FIFO）：选择驻留时间最长的作为替换，无需动态的调整顺序
最近最久未使用算法（LRU）：选择最长时间未使用的页面作为置换
时钟页面置换算法（Clock）:仅对页面的访问情况进行大致统计
指针指向最先调入的页面最不常用算法（LFU）：置换访问次数最小的页面
Blady现象：采用FIFO算法，可能出现分配的物理页面增加，缺页次数反而升高；LRU没有Belady现象
全局置换算法：局部置换算法没有考虑进程访存的差异
思路：给进程分类可变数目的物理页面，因为进程在不同阶段的需求是不同的工作集：一个进程正在使用的逻辑页面集合常驻集：在当前时刻，进程实际驻留在内存中的页面集合工作集置换算法：换出不在工作集的页面；访存时，换出不在工作集的页面，更新访存链表；缺页时，换入页面缺页率置换算法：（缺页率：缺页平均时间间隔的倒数）抖动：进程物理页面少，不能包含工作集，造成大量缺页，频繁置换
负载控制：控制并发进程数
进程：一个具有独立功能的程序在一个数据集合上一次动态执行过程
进程是执行中的程序，进程= 程序 + 数据 + 进程控制块，进程是动态的，程序是静态的。
进程控制块：控制管理进程运行所需的信息的集合
进程控制块是进程存在的唯一标志，每个进程在操作系统中都有一个对应的进程控制块进程创建时生成进程控制块，进程结束时，回收进程控制块进程生命周期的划分：
创建、执行、等待、抢占、唤醒、结束特别注意：进程的时间片用完后处于就绪状态进程挂起：处在挂起状态的进程映像在磁盘上，目的是减少进程占用内存，挂起是将进程从内存转到外存 等待挂起：进程在外存并等待某事件出现 就绪挂起：进程在外存，但只要进入内存即可运行进程状态的队列：就绪队列、等待队列线程：是进程的一小部分，是进程中指令执行的最小单元，是CPU调度的基本单位
线程的三种实现方式：
用户线程：在用户空间实现 通过一组用户级的线程库来完成线程的管理，包括线程的创建、终止、同步和调度内核线程：在内核中实现 由内核通过系统调用实现的线程机制，由内核完成线程的创建、终止和管理轻量级进程：在内核中实现，支持用户线程 一个进程可有一个或多个轻量级进程，每个轻权进程由一个单独的内核线程来支持。同步的三种方法（属于底层的硬件方法）：禁用中断、原子操作指令、软件方法
信号量与管程是操作系统中提供的两种同步的方法（相当于对底层硬件方法的高层抽象，统一称为“锁”）
信号量：信号量是操作系统提供的一种协调共享资源访问的方法，操作系统是管理者，地位高于进程，信号量表示系统资源的数量。 信号量是一种抽象的数据类型，由一个整型变量和两个原子操作组成 P操作： 申请资源，整型变量减一；如果小于0进入等待状态 V操作： 释放资源，整型变量加一；如果小于等于0，唤醒一个等待进程
信号量的使用：
互斥访问 每类资源设置一个信号量，初值为1 必须成对使用P（）操作和V（）操作； P（）操作保证互斥访问临界资源 V（）操作在使用后释放临界资源 PV操作不能次序错误、重复或者遗漏
条件同步 条件同步设置一个信号量，其初值为0 线程A等待线程B执行完V()操作后，也就是将当前资源释放后才能执行接下来的N。
管程： 一种用于多线程互斥访问共享资源的程序结构
任何一个时刻只有一个线程执行管程代码正在管程中的线程可临时放弃管程的互斥访问，等待事件出现时恢复管程的使用：在对象/模块中，收集相关共享数据，定义共享数据的方法管程由一个锁（控制管程代码的互斥访问），0个或者多个条件变量（管理共享数据的并发访问）组成，如果是0个条件变量等同于临界区。 条件变量是管程内部的等待机制：
Wait()操作：将自己阻塞在等待队列中，唤醒一个等待者或者释放管程的互斥访问Signal()操作（释放操作）：将等待队列中的一个线程唤醒，如果等待队列为空，则等同空操作进程的通信机制：信号、管道、消息队列、共享内存。
