软考中级之数据库系统工程师笔记总结(三)操作系统-编程知识

作者：Maynor
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公众号：Maynor996

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随着信息技术的飞速发展，数据库已成为现代企业和组织不可或缺的数据管理工具。对于许多专业人士来说，获得中级数据库认证不仅是一项个人成就，更是职业生涯中的重要里程碑。本文将引导你踏上中级数据库备考之路，分享备考策略、学习资源和实践经验，帮助你构建坚实的数据库知识体系，掌握考试要点，从而在考试中取得优异成绩，开启数据管理的新篇章。

三、操作系统

3.1操作系统的类型

批处理操作系统（单道和多道）
分时系统（多路性（同时性）、独立性、交互性、及时性）注：UNIX是多用户多任务的分时系统。
实时系统——高可靠性
网络操作系统
分布式操作系统
微机操作系统
嵌入式操作系统

3.2互斥和同步

利用PV操作实现进程的互斥和同步。

3.3网络操作系统

集中模式
客户机/服务器模式
对等模式

3.4中断响应时间

从发出中断请求到进入中断处理所用的时间。

3.5中断响应时间

中断响应时间＝关中断的最长时间＋保护CPU内部寄存器的时间＋进入中断服务函数的执行时间＋开始执行中断服务例程(ISR)的第一条指令时间。

3.6数据记录

在磁盘驱动器向盘片的磁性涂层写入数据时，均是以串行方式一位接着一位的顺序记录在盘片的磁道上。

3.7高速缓存的组成

高速缓存的组成：Cache由两个部分组成：控制部分和Cache存储器部分。

3.8Cache与主存之间的地址映像

Cache与主存之间的地址映像，就是把CPU送来的主存地址转换成Cache地址。有三种方式：

直接映像：它把主存空间按Cache大小等分成区，每区内的各块只能按位置一一对应到Cache的相应块位置上。

主存地址：主存区号+块号B+块内地址W
Cache地址：块号b + 块内地址w
对应关系：块号B=块号b ，块内地址W = 块内地址 w
全相联映像：主存中的每一页可以映像到Cache中的任意一页。

主存地址：块号B+块内地址W
Cache地址：块号b +块内地址w
对应关系：块号B通过地址变换表对应于块号b ，块内地址W = 块内地址 w
组相联映像：是直接映像和全相联映像的折中方案。即组间直接映像，组内全相联映像。

主存地址：区号E+组号G+组内块号B+块内地址W
Cache地址：组号g + 组内块号b + 块内地址w
组间是直接映射关系，组内是全相连映射关系
对应关系：组号G=组号g，组内块号B通过地址变换表对应于组内块号b ，块内地址W = 块内地址 w

3.9Cache存储器

命中率：t3＝μ×t1﹢﹙1－μ﹚×t2。其中：μ为Cache的访问命中率（1﹣μ）为未命中率，t1表示Cache的周期时间，t2表示主存储器的周期时间，t3为“Cache+主存储器”的平均周期。
使用Cache后提高的倍数： r = t2/t3。

3.10替换算法

目标就是使Cache获得最高的命中率。常用算法如下：

随机替换算法。就是用随机数发生器产生一个要替换的块号，将该块替换出去。
先进先出算法。就是将最先进入Cache的信息块替换出去。此法简单但并不能说最先进入的就不经常使用。
近期最少使用算法。这种方法是将近期最少使用的Cache中的信息块替换出去。该算法较先进先出算法要好一些。但此法也不能保证过去不常用将来也不常用。
优化替换算法。使用这种方法时必须先执行一次程序，统计Cache的替换情况。

3.11局部性理论和Denning的工作集理论

虚拟存储管理系统的基础是程序的局部性理论：程序的局部性表现在时间局部性和空间局部性上。时间局部性是指最近被访问的存储单元可能马上又要被访问。空间局部性是指马上被访问的存储单元，其相邻或附近单元也可能马上被访问。
根据程序的局部性理论，Denning提出了工作集理论：在进程运行时，如果能保证它的工作集页面都在主存储器内，就会大大减少进程的缺页次数，使进程高效地运行；否则将会因某些工作页面不在内存而出现频繁的页面调入/调出现象，造成系统性能急剧下降，严重时会出现“抖动”现象。

3.12进程状态

就绪→运行:条件是被调度程序选中。
运行→就绪:条件是时间片到（超时）或被更高优先级的进程剥夺。
运行→等待:条件是不具备运行条件，等待某一事件的发生。
等待→就绪:条件是等待的事件已发生，具备了运行条件。
在状态转换中不能由等待态直接进入运行态，也不能由就绪态进入等待态。

3.13进程不发生死锁的条件

系统资源数 = 进程数*（每个进程所需资源数-1）+1。

3.14前趋图

前趋图是一个有向无循环图。

3.15PV操作

生产者和消费者问题。

临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源，如打印机。
临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序代码。
s:信号量；P操作：使S = S-1，若S<0，进程暂停执行，放入信号量的等待队列；V操作：使s = s+1，若s≤0，唤醒等待队列中的一个进程。
进入临界区时进行P操作，退出临界区是进行V操作。

3.16进程通信（间接通信）

发送信件:如果指定信箱未满,则将信件送入信箱中由指针所指示的位置,并释放等待该信箱中信件的等待者;否则发送信件者被置成等待信箱状态。
接收信件:如果指定信箱中有信,则取出一封信件,并释放等待信箱的等待者,否则接收信件者被置成等待信箱中信件的状态进程通信。

3.17存储管理

页式存储管理：逻辑地址分为页号+页内地址，页表分为页号+块号，块号对应内存块号。物理地址 = 块号+页内地址。页内地址由每页的大小决定，如逻辑地址有16K=214，页面大小为2K=211则页内地址为11位，也号为3位。即：P=INT[A/L];d=[A]MOD L.其中逻辑地址为A。页面大小为L页号P，页内地址d。
段式存储管理方式：逻辑地址分为段号+段内地址，段表分为段号+段长+基址。基址对应内存地址。物理地址 = 基址+段内地址。
段页式存储管理方式：逻辑地址分为段号（s）+段内页号（P）+页内地址（w）。由一个段表和多个（一组页表）组成。物理地址 = 块号+页内地址。在多道环境下，每道程序还需要一个基号作为用户标识。那么物理地址 = (基号+段号+页号)*2n+页内地址。其中2n是将n位的页内地址拼接到后面。