CS-Notes/notes/计算机操作系统.md

<!-- GFM-TOC -->
* [????? ????](#?????-????)
    * [??????????????](#??????????????)
        * [1. ????](#1-????)
        * [2. ????](#2-????)
        * [3. ????](#3-????)
        * [4. ??](#4-??)
    * [??????](#??????)
    * [?<3F><>????](#?<3F><>????)
        * [1. ???<3F><>?](#1-???<3F><>?)
        * [2. ??](#2-??)
        * [3. ????](#3-????)
    * [??????????](#??????????)
        * [1. ?????](#1-?????)
        * [2. ????](#2-????)
* [????? ???????](#?????-???????)
    * [?????????](#?????????)
        * [1. ????](#1-????)
        * [2. ???](#2-???)
        * [3. ????](#3-????)
    * [?????????<3F><>?](#?????????<3F><>?)
    * [??????](#??????)
        * [1. ?????????<3F><>????](#1-?????????<3F><>????)
            * [1.1 ?????????FCFS??](#11-?????????fcfs??)
            * [1.2 ??????????SJF??](#12-??????????sjf??)
            * [1.3 ??????????????SRTN??](#13-??????????????srtn??)
        * [2. ????????<3F><>????](#2-????????<3F><>????)
            * [2.1 ?????????](#21-?????????)
            * [2.2 ???????](#22-???????)
            * [2.3 ??????????](#23-??????????)
            * [2.4 ?????????](#24-?????????)
        * [3. ?????<3F><>????](#3-?????<3F><>????)
    * [???????](#???????)
        * [1. ?????](#1-?????)
        * [2. ???????](#2-???????)
        * [3. ?????](#3-?????)
        * [4. ???](#4-???)
    * [???????](#???????)
        * [1. ???](#1-???)
        * [2. ?????](#2-?????)
        * [3. ???????](#3-???????)
        * [4. ???](#4-???)
        * [5. ???????](#5-???????)
        * [6. ?????](#6-?????)
    * [???????????](#???????????)
        * [1. ????-<2D><>??????](#1-????-<2D><>??????)
        * [2. ????????????](#2-????????????)
* [?????? ????](#??????-????)
    * [??????????](#??????????)
    * [???????????](#???????????)
        * [1. ???????](#1-???????)
        * [2. ???????](#2-???????)
            * [2.1 ???????????](#21-???????????)
            * [2.2 ???????????????](#22-???????????????)
            * [2.3 ??????????????](#23-??????????????)
            * [2.4 ?????<3F><>???](#24-?????<3F><>???)
        * [3. ????????](#3-????????)
            * [3.1 ?????](#31-?????)
            * [3.2 ????????????<3F><>???](#32-????????????<3F><>???)
            * [3.3 ???????????<3F><>???](#33-???????????<3F><>???)
        * [4. ????????????????](#4-????????????????)
            * [4.1 ?????????](#41-?????????)
            * [4.2 ???????](#42-???????)
* [?????? ?<3F><>??????](#??????-?<3F><>??????)
    * [???????](#???????)
    * [???????](#???????)
        * [1. ???](#1-???)
        * [2. ???](#2-???)
        * [3. ????](#3-????)
        * [4. ???????????](#4-???????????)
    * [????????](#????????)
        * [1. ????Optimal??](#1-????optimal??)
        * [2. ????????FIFO??](#2-????????fifo??)
        * [3. ??????<3F><>????LRU??Least Recently Used??](#3-??????<3F><>????lru??least-recently-used??)
        * [4. ????Clock??](#4-????clock??)
* [?????? ?<3F><>????](#??????-?<3F><>????)
    * [?????????](#?????????)
        * [1. ?????????FCFS??First Come First Serverd??](#1-?????????fcfs??first-come-first-serverd??)
        * [2. ??????????????SSTF??Shortest Seek Time First??](#2-??????????????sstf??shortest-seek-time-first??)
        * [3. ???????SCAN??](#3-???????scan??)
        * [4. ??????????CSCAN??](#4-??????????cscan??)
* [?<3F><>?????](#?<3F><>?????)
<!-- GFM-TOC -->

# ????? ????

## ??????????????

### 1. ????

???????????????????????????????<3F><>??????????????????????????<3F><>????<3F><>

????????????????????????????????

???????????????????????<3F><>?????????????<3F><>?

### 2. ????

??????????<3F><>?????????????????????????<3F><>?

?????????????????????????

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

### 3. ????

??????????????????????????????<3F>^??????????????????????<3F><>?????????<3F><>???????????????????????????????????????????????<3F><>????????????????????<3F><>???????????????<3F><>?????????????<3F><>?????????????<3F><>???????????<3F><>???

### 4. ??

???????????????????????????????????????????????????????

## ??????

???????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????<3F><>?

???????????????????????<3F><>???????????????????????????<3F><>????????

## ?<3F><>????

### 1. ???<3F><>?

?? CPU ???????????????????? I/O ?????<3F><>??????<3F><>????/????????????????????????????????????/????????????????<3F><>????????<3F><>???

### 2. ??

?? CPU ????????????????????????????????<3F><>??????????

### 3. ????

???????????????????<3F><>?

## ??????????

### 1. ?????

????????????????????????????????????????????????<3F>s???????????<3F><>????????

### 2. ????

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>?????????????????????

# ????? ???????

## ?????????

### 1. ????

????????????????????????????<3F><>??

???????? (Process Control Block, PCB) ???????????????????????????<3F><>????????????????????????? PCB ???????

### 2. ???

???????<3F><>????<3F><>?????????????????????<3F><>???????????<3F><>?????????????????<3F><>????????????????

### 3. ????

?? ???????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????

?? ???????????????????????<3F><>???????????<3F><>??????<3F><>?????????????<3F><>???????????????????<3F><>?????????????<3F><>?????????????????<3F><>???

?? ?????????????????????????????????????????????????????I/O ?<3F><>???????????????????????????????????????????????????????<3F><>????<3F><>?????<3F>p?????<3F><>??? CPU ????????<3F>p???????? CPU ?????????<3F><>???????<3F><>????<3F>b???????????????????????????<3F><>??????????????????????????????????????????<3F><>????????????????????????????????????????????

?? ?????<3F><>???????? (IPC) ?????????????????<3F><>?????????????????????????????????????/<2F><>????????<3F><>?????????????????????

??????QQ ?? ??????????????????????????????<3F><>?????????? http ????????????????????????????????????????????????<3F><>????????????????? http ???????????????????????????????????

## ?????????<3F><>?

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/1706ce58-a081-4fed-9b36-c3c0d7e22b3a.jpg)

????????????????????????????????????????????????????? CPU????? CPU ????????????????????????

??<3F><>????????????????????????????????????????????????????????????????? CPU ????????????????????????????????????? CPU ??????????????????????????????<3F><>????

## ??????

?????????????????????????

### 1. ?????????<3F><>????

#### 1.1 ?????????FCFS??

first-come first-serverd??

?????????????????<3F><>??????

??????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>???????????????<3F><>?????????????????????????

#### 1.2 ??????????SJF??

shortest job first??

???????????????????????

??????<3F><>????????????????????????????????????????<3F><>??????????????????????<3F><>????????

#### 1.3 ??????????????SRTN??

shortest remaining time next??

### 2. ????????<3F><>????

#### 2.1 ?????????

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????

????? = (?????? + ?????????) / ????????? = ?????? / ?????????

??????????????????? SJF ?<3F><>????????????????????????????????????????????????????

#### 2.2 ???????

?????<3F><>???????? FCFS ??????????????<3F><>???<3F><>???????? CPU ????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>????????????????????<3F><>??????????????????<3F><>??<3F><>?????????? CPU ??????????????

???????????<3F><>????????<3F><>???????????<3F><>????<3F><>??????????????????????????????????????????????????<3F><>?????????????<3F><>????????????

#### 2.3 ??????????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/042cf928-3c8e-4815-ae9c-f2780202c68f.png)

?? ?????????????<3F><>???????????<3F><>??<3F>M??????????????????<3F><>??????????????????<3F><>????????????<3F><>??????????????????????????????<3F><>?????????????<3F><>?????????????????????????<3F><>????????????<3F><>????????????<3F><>??

?? ?????????????????????????????????<3F><>??<3F><>???? FCFS ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>????????????????????????????<3F><>??<3F><>??

?? ????? i -1 ?????<3F><>????????????? i ?????<3F><>???????<3F><>?

????????????????<3F><>????????????

#### 2.4 ?????????

### 3. ?????<3F><>????

????????????????????????????????????

?????????????????????????????????????????????????????

## ???????

### 1. ?????

???????????<3F><>??????<3F><>????????????

?????????????????????????????????????????????<3F><>?<3F><>

```html
// entry section
// critical section;
// exit section
```

### 2. ???????

????????????????????<3F><>??????????????????????????????????????????

????????????????????????????????????????????????????

### 3. ?????

**???????Samaphore??**???????????????????????? down ?? up ???????????????? P ?? V ??????

- **down** : ???????????? 0 ????? - 1 ?????????????????? 0???????????????????????? 0??
- **up**???????????? + 1 ????????????????????????????? down ??????

down ?? up ????????????????????????????????????????<3F><>??????????????<3F><>??

???????????????? 0 ???? 1???????????**????????Mutex??**??0 ?????????????????1 ??????????????

```c
typedef int samaphore;
samaphore mutex = 1;
void P1() {
    down(mutex);
    // ?????
    up(mutex);
}

void P2() {
    down(mutex);
    // ?????
    up(mutex);
}
```

**?????????????????-??????????**

???????????? mutex ?????????????<3F><>????empty ??????????????????full ???????????????????

???????????? down ??????????????????????????????????????????????????????????????????? down ???????????????????????????????????????? down(empty) ?????????? empty = 0?????????????????????????????????????????????????????????????????????? up(empty) ??????????????????????????????????

```c
#define N 100
typedef int samaphore;
samaphore mutex = 1;
samaphore empty = N;
samaphore full = 0;

void producer() {
    while(TRUE){
        int item = produce_item;
        down(empty);
        down(mutex);
        insert_item(item);
        up(mutex);
        up(full);
    }
}

void consumer() {
    while(TRUE){
        down(full);
        down(mutex);
        int item = remove_item(item);
        up(mutex);
        up(empty);
        consume_item(item);
    }
}
```

### 4. ???

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

c ?????????????????????????????? Pascal ??????????????????????<3F><>??????? insert() ?? remove() ??????????????????????????????????????????-??????????

```html
monitor ProducerConsumer
    integer i;
    condition c;
    
    procedure insert();
    begin
    
    end;
    
    procedure remove();
    begin
    
    end;
end monitor;
```

??????????????????????????????????????<3F><>??????????????????<3F><>??????????<3F><>??????????????????????????????????????<3F><>???

????????? **????????** ????????????**wait()** ?? **signal()** ??????????????????????????? wait() ?????????????????????????<3F><>????????????????<3F><>?signal() ??????????????????????

**??<3F><>???????????-??????????**

```html
monitor ProducerConsumer
    condition full, empty;
    integer count := 0;
    condition c;

    procedure insert(item: integer);
    begin
        if count = N then wait(full);
        insert_item(item);
        count := count + 1;
        if count = 1 ten signal(empty);
    end;

    function remove: integer;
    begin
        if count = 0 then wait(empty);
        remove = remove_item;
        count := count - 1;
        if count = N -1 then signal(full);
    end;
end monitor;

procedure producer
begin
    while true do
    begin
        item = produce_item;
        ProducerConsumer.insert(item);
    end
end;

procedure consumer
begin
    while true do
    begin
        item = ProducerConsumer.remove;
        consume_item(item);
    end
end;
```

## ???????

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

### 1. ???

??????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????????????????<3F><>??????????<3F><>??<3F><>???????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>?????

???????????????????????????????????????????<3F><>??????????????????????????????????????????????<3F><>????????????????????????????????<3F><>?????????????

Linux ?<3F><>??????????????????

??????????

?? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????

?? ????????????????????????????

?? ?????????????????????????????????????????????

### 2. ?????

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>?

### 3. ???????

??????<3F><>?????????????????????????????????????????????<3F><>????????

### 4. ???

?????????????????????????????????????????????????

### 5. ???????

????????????????????????????????????<3F><>??<3F><>??????????????????????????????????????????????????? IPC ??????????????????????????????<3F><>??????????????????????????????????????????????????????????????????

### 6. ?????

?????????????????????????????????????????????????????????????????

## ???????????

??????????????????????????????

### 1. ????-<2D><>??????

????????????????????<3F><>???????????????????<3F><>???<3F><>??<3F><>????????????

?????????? count ????????????<3F><>????????????????????????? count_mutex ????? count ??????????????? data_mutex ??????<3F><>???????????

```c
typedef int semaphore;
semaphore count_mutex = 1;
semaphore data_mutex = 1;
int count = 0;

void reader() {
    while(TRUE) {
        down(count_mutex);
        count++;
        if(count == 1) down(data_mutex); // ????????????????????<3F><>????????<3F><>???????
        up(count_mutex);
        read();
        down(count_mutex);
        count--;
        if(count == 0) up(data_mutex);
        up(count_mutex);
    }
}

void writer() {
    while(TRUE) {
        down(data_mutex);
        write();
        up(data_mutex);
    }
}
```

### 2. ????????????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/a9077f06-7584-4f2b-8c20-3a8e46928820.jpg)

????????<3F><>???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

```c
#define N 5
#define LEFT (i + N - 1) % N
#define RIGHT (i + N) % N
typedef int semaphore;
semaphore chopstick[N];

void philosopher(int i) {
    while(TURE){
        think();
        down(chopstick[LEFT[i]]);
        down(chopstick[RIGHT[i]]);
        eat();
        up(chopstick[RIGHT[i]]);
        up(chopstick[LEFT[i]]);
    }
}
```

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>????????

```c
semaphore mutex = 1;

void philosopher(int i) {
    while(TURE){
        think();
        down(mutex);
        down(chopstick[LEFT[i]]);
        down(chopstick[RIGHT[i]]);
        up(mutex);
        eat();
        down(mutex);
        up(chopstick[RIGHT[i]]);
        up(chopstick[LEFT[i]]);
        up(mutex);
    }
}
```

# ?????? ????

## ??????????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/c037c901-7eae-4e31-a1e4-9d41329e5c3e.png)

1. ????
2. ????????????????????????????????????????????????????
3. ???????
4. ??<3F><>???

## ???????????

### 1. ???????

????????????????????????????

?????????????

### 2. ???????

????????????????????????

#### 2.1 ???????????

?????????????????????????????????????<3F><>????????????????????????????????????

#### 2.2 ???????????????

??????????<3F><>???<3F><>??????????????????????????????

#### 2.3 ??????????????

#### 2.4 ?????<3F><>???

????????????????????????????????????

### 3. ????????

??????????????????????

#### 3.1 ?????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/ed523051-608f-4c3f-b343-383e2d194470.png)

? a ?????? has ???????<3F><>?????????????? max ??????????????????free ??????<3F><>????????????????? a ????????????? B ????????????????????<3F><>???????? B????? free ??? 4??????????????????? C ?? A????????<3F><>???????????<3F><>????????? a ??????????????

???<3F><>?????????????????????????<3F><>??????????????????????????????????????????????????????????????????????????

#### 3.2 ????????????<3F><>???

???<3F><>????????<3F><>???????????????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????????????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/d160ec2e-cfe2-4640-bda7-62f53e58b8c0.png)

??? c ????????????????????????????????????? c ?<3F><>?????

#### 3.3 ???????????<3F><>???

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/62e0dd4f-44c3-43ee-bb6e-fedb9e068519.png)

????????????????????????????????????????????????????????????????????????? E??P ??? A ???????????????????????????????????????????????????????????????????? A=(1020)????? 4 ??????????? 1/0/2/0??

?????????????????????

?? ????????????????????<3F><>????????? A??????????????????<3F><>?????????????????????????????

?? ?????????????<3F><>????????????????????????????????? A ?<3F><>?

?? ???????????????????<3F><>????????????????????????

### 4. ????????????????

??????????????????????????????????????????<3F><>????

#### 4.1 ?????????

?????????????????????????????????????????????????????????<3F><>????????<3F><>????????????????????????????????????<3F><>?

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/e1eda3d5-5ec8-4708-8e25-1a04c5e11f48.png)

????<3F><>??????????????????????????????????????

E ?????????????
A ??????????????
C ???????????????<3F><>?????????????<3F><>????????????????????????
R ???????????????????????

???? P<sub>1</sub> ?? P<sub>2</sub> ?????????????<3F><>?????????<3F><>??? P<sub>3</sub> ??????? P<sub>3</sub> ??<3F><>??????? P<sub>3</sub> ??<3F><>????????? A = (2 2 2 0)??P<sub>1</sub> ??????<3F><>???<3F><>???? P<sub>1</sub> ??<3F><>?????? A = (4 2 2 2) ??P<sub>2</sub> ???????<3F><>????<3F><>?????????????<3F><>??????????

??????????

???????????????????????<3F><>????<3F><>????????????????????<3F><>???<3F><>????????????????????

?? ????????<3F><>?????? P<sub>i</sub>??????????????<3F><>????? A??
?? ????????????????????????? C ?????? i ????????? A ?<3F><>?????????????? ???
?? ???????????????????????????

#### 4.2 ???????

?? ??????????
?? ???????

# ?????? ?<3F><>??????

## ???????

????????????????????????????????????<3F><>??????? ?????<3F><>????????????<3F><>??????????????????????<3F><>???????????????????????????<3F><>?

??????????????????????????<3F><>????????????????????<3F><>??????????????????????????????????<3F><>????????????????????????????????????<3F>g?????????????<3F><>

## ???????

### 1. ???

??????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????<3F><>??????<3F><>?????????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????

### 2. ???

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/22de0538-7c6e-4365-bd3b-8ce3c5900216.png)

??????????????????????<3F><>??????????? 4 ????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/e0900bb2-220a-43b7-9aa9-1d5cd55ff56e.png)

??<3F><>???????????????<3F><>?????<3F><>?????????????????????<3F><>????????????????????

????<3F><>????????????????

### 3. ????

?<3F><>?<3F><>?????????????????<3F><>???????????????????<3F><>????????????<3F><>????????????????????????<3F><>??????<3F><>?????????

?<3F><>??????????????????<3F><>???????????????????????<3F><>????<3F><>?<3F><>???????????<3F><>????????????????????????????<3F><>????????????????????????

### 4. ???????????

?? ???????????????????????????????????????????????<3F><>?

?? ??????????????????????????????????

?? ??<3F><>????????????<3F><>??????<3F><>??<3F><>?????????

?? ??????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

## ????????

????????<3F><>????<3F><>???????????????<3F><>????????????????????<3F><>?????????????<3F><>????????????????<3F><>????????<3F><>?????????<3F><>???????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????????????

### 1. ????Optimal??

???????????????<3F><>???????????????????????????????????????

????????????????????????????????????????????

??????????????????????????????<3F><>??????????????????<3F><>?

7??0??1??2??0??3??0??4??2??3??0??3??2??1??2??0??1??7??0??1

?????????????? 7,0,1 ????????????<3F><>?????????????? 2 ??????????<3F><>??????? 7 ???????????? 7 ??<3F><>?????????????

### 2. ????????FIFO??

???????????????????????<3F><>

????????<3F><>????????????????????????????????????

### 3. ??????<3F><>????LRU??Least Recently Used??

???????????????????????????????????????????????????LRU ????????<3F><>??????<3F>I????

???????????????????<3F>՛<EFBFBD>???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>??????????????????????

4??7??0??7??1??0??1??2??1??2??6

![](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/pics/eb859228-c0f2-4bce-910d-d9f76929352b.png)

### 4. ????Clock??

Clock ?????????????????????<3F><>?????????<3F>R????????????????? 1??

???????????<3F><>??????????????????????<3F><>??????<3F><>?????????<3F>n????????????????<3F><>?????????<3F><>? 0?????????<3F>I???????????????<3F><>????? 0????????????<3F><>???????????????<3F><>

# ?????? ?<3F><>????

## ?????????

??????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????????????????????????????????

### 1. ?????????FCFS??First Come First Serverd??

?????????????????????????????<3F><>?????????????????????????????<3F><>????????<3F><>???????????????????????

### 2. ??????????????SSTF??Shortest Seek Time First??

????????????????????????????????????<3F><>???????????????????????????????????? FCFS ?<3F><>??

### 3. ???????SCAN??

SSTF ???????<3F><>???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

SCAN ???? SSTF ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????<3F><>????????? SCAN ??????????????

### 4. ??????????CSCAN??

CSCAN ?? SCAN ??????????????????????????????????

# ?<3F><>?????

- Tanenbaum A S, Bos H. Modern operating systems[M]. Prentice Hall Press, 2014.

- ?????, ?????, ??<3F><>??. ???????????[M]. ???????????????????, 2001.

- Bryant, R. E., & O??Hallaron, D. R. (2004). ?????????????.

- [<EFBFBD><EFBFBD>???????????????](http://wdxtub.com/interview/index.html)

- [??????????????](http://blog.csdn.net/yufaw/article/details/7409596)