文件
基本概念
- 文件：以硬盘为载体存储在计算机中的信息集合，是用户输入输出的基本单位
- 文件系统：维护和管理文件，并向用户提供系统调用，如建立、打开、关闭、撤销、读写等
- 基本数据项：最小逻辑数据单元、原子数据，比如一个对象某个属性的一个值
- 组合数据项：多个基本数据项组成
- 记录：数据项的集合，描述一个对象的某个属性
- 文件的划分
- 记录式：由相似的记录组成
- 流式：看作是字符流
- 文件的属性
文件元数据
即文件的属性，包括
【知识总结】 第三章-存储管理
内存管理基础
内存管理基本概念
内存管理的功能
- 地址转换：内存管理提供从逻辑地址到物理地址的变换机制
- 逻辑地址空间
- 编译后的目标模块从0单元开始编址
- 各个模块按顺序链接后构成统一的从0单元开始的逻辑地址空间
- 用户可见
- 物理地址空间
- 主存中实际的物理地址
- 可执行代码装入内存时，要进行地址重定位，即把逻辑地址转换为物理地址
- 逻辑地址空间
- 内存共享：允许多个进程访问内存同一个部分，比如同一个数据块
- 内存保护
- 含义：内存分配前，保护操作系统不受用户影响、保护用户之间不相互影响
- 方法有两种
- 在CPU中设置用户作业上下限寄存器，存放用户作业在主存中的上限、下限地址
- 把逻辑地址和界地址寄存器（限长寄存器）比较，判断是否越界；不越界的情况，把逻辑地址和重定位寄存器（基址寄存器）相加，得到物理地址
- 内存分配和回收
- 由操作系统管理主存空间的分配和回收，程序员不需要考虑
- 内存扩充：利用外存扩充内存的容量，有两种方法
- 覆盖
- 思想：把用户空间分成固定区、覆盖区，活跃内容放固定区，其他即将访问的内容放覆盖区，其他暂时不用的内容放外存（需要时从外存替换入覆盖区）
- 特点：内存容量可以小于单进程总信息量；内存容量需要大于单进程任何运行时刻需要的信息量；主要应用于单进程；属于被淘汰的历史技术
- 交换
- 思想：把等待态的进程换出到外存，把调度使用CPU的进程换入到内存（进程中级调度就是交换技术）
- 特点：交换时间希望短于进程执行时间；适合多进程或多作业情况；目前主流的技术
- 覆盖
连续分配管理方式
【知识总结】 第二章-矩阵
- 本知识总结不提供完整的理论体系汇总，旨在给出概念的理解以及各类问题的思考框架。
- 笔记为个人整理，禁止商业用途
- 如有疏漏，欢迎留言
伴随矩阵
伴随矩阵的求法
- 定义法
- 伴随矩阵的第
行第 列的值是原矩阵第 行第 列的代数余子式 - 注意这里有一个转置操作
- 伴随矩阵的第
- 性质法
- 注意这种方法求伴随矩阵要求
可逆，此时
伴随矩阵相关证明
【知识总结】 第一章-行列式
【知识总结】 第二章-进程管理
进程
进程基本概念
- 进程的定义
- 具有独立功能的程序在一个数据集合上的一次执行过程（活动）
- 资源分配和调度的基本单位
- 进程控制块PCB
- 描述进程基本情况和运行状态的数据结构
- 系统通过PCB感知进程、控制和管理进程
- 创建进程时创建PCB，撤销进程时撤销PCB，PCB是进程存在的唯一标志
- PCB包括进程的描述信息、控制管理信息、资源分配清单、处理机有关信息
- 状态相同的各进程的PCB可以用索引表统一管理，每个表项指向一个PCB
- 进程的特征
- 动态性：有动态的生命周期，比如：创建、活动、暂停、终止
- 并发性：多个进程实体在同一段时间内，在内存中运行，并发是引入进程的目的
- 独立性：进程实体能独立运行、获得资源、调度
- 异步性：各进程按不可预测的速度推进
- 结构性：每个进程一个PCB，进程实体包括程序段、数据段、PCB
进程状态和转换
状态
【知识总结】 第一章-操作系统概述
基本概念
概念
- 定义：操作系统是管理分配计算机系统软硬件资源，组织调度计算机工作，为用户和其他软件提供接口环境的程序集合
- 地位：操作系统是计算机系统最基本的系统软件
基本特征
- 并发
- 通过引入进程，使得计算机系统有处理和调度多个程序同时间间隔运行的能力
- 和并行有区别，并行指的是同时刻，并发指的是同间隔
- 共享
- 即资源共享，包括互斥共享方式、同时访问方式
- 互斥共享方式：对于临界资源（独占资源），一段时间只允许一个进程访问，如打印机和磁带
- 同时访问方式：一段时间内可以分时的共享某资源，宏观上是同时访问资源，如磁盘设备
- 并发和共享相互依存，是操作系统最基本的特征
- 虚拟
- 虚拟技术把实体变成用户感觉的逻辑对应物
- 虚拟处理器技术（时分复用技术）：分时的使用一个实体CPU，逻辑上变成多个虚拟CPU供每个用户使用
- 虚拟存储器技术（空分复用技术）：通过外存实现内存容量的扩展，使得用户感觉到更大的（虚拟）内存容量
- 虚拟设备技术：把一台IO物理设备虚拟为多台逻辑IO设备，逻辑上变成多个虚拟IO设备供每个用户使用
- 异步：指进程的执行断断续续，以不可预测速度推进，操作系统处于随机的环境中
【知识总结】 第七章-输入输出系统
基本概念
- 输入：信息从外部送到主机
- 输出：信息从主机送到外部
- 接口：外设和主机传输数据进行协调（比如速度匹配、电平和格式转换）的逻辑部件
- 外部设备：输入输出设备或通过输入输出接口才能访问的外存储设备
- 输入设备：键盘、鼠标
- 输出设备：打印机、显示器
- 外存设备：硬磁盘、光盘、U盘
- IO系统构成
- IO软件
- 包括：驱动程序、用户程序、管理程序、升级补丁
- 通过IO指令和通道指令（详见后面IO控制方式的通道方式）实现CPU和IO设备信息交换
- IO硬件：
- 包括：外部设备、设备控制器和接口、IO总线
- 设备控制器控制IO设备
- IO接口（或设备控制器、适配器）和总线相连
- IO端口是接口电路的一些寄存器，可被CPU访问；IO接口是主机和外部的交接面（详见IO接口小节）
- IO软件
- IO控制方式
- 程序查询方式：CPU通过程序查询IO设备是否可用
- 程序中断方式：IO设备可用时向CPU发出中断请求
- DMA方式：用于主存和IO设备的数据交换，无需调用中断服务程序
- 通道方式
- 系统设置通道控制部件，每个通道挂接若干外设
- 通道程序保存在主存，由通道执行通道指令
- 通道指令实现数据传送，即执行IO操作（包括读、写、磁盘走带、寻道等）
- IO指令实现启停IO设备、查询通道和IO设备状态、对通道进行控制等
外部设备
输入设备
- 键盘
- 矩阵形式排列按键
- 按下键电信号连通；松开键电信号断开
- 键盘输入信息步骤：查出按哪个键、翻译为ASCII码、编码传给主机
- 鼠标
- 控制光标位置的定位输入设备
- 分为机械式和光电式
- 鼠标底部有传感器，可能检测运动的方向和距离
【知识总结】 第六章-总线
总线概述
基本概念
总线定义
- 定义：一组能为多个部件分时和共享公共信息的传送线路
- 这里的分时和共享是总线的两个特点（时间方面和空间方面）
- 分时：同一时刻只允许一个部件使用总线，多个部件需要分时
- 共享：总线可以挂接多个部件
总线设备分类
【知识总结】 第五章-中央处理器
CPU的功能和基本结构
功能
- 指令控制：即程序顺序控制。完成取指令、分析指令、执行指令的操作
- 操作控制：管理由内存取出的指令，并产生操作信号送往相应部件，控制这些部件动作
- 时间控制：对操作的时间进行限制，为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号
- 数据加工：对数据进行算术和逻辑运算
- 中断处理：对计算机运行的异常和特殊请求进行处理
基本结构
- 运算器：接受从控制器传来的命令并执行相应的动作，对数据进行加工、处理。组成为
- 算术逻辑单元（ALU）：进行算术逻辑运算
- 暂存寄存器：暂存主存的数据，对应用程序员透明
- 累加寄存器（ACC）：暂存ALU结果，也可以作为加法的一个输入
- 通用寄存器组：比如EAX、EBX等，详见第4章笔记的x86汇编指令入门
- 程序状态字寄存器（PSW）：即条件码，如OF、SF、ZF、CF
- 移位器：对操作数或计算结果进行移位运算
- 计数器：控制乘除操作的步数
- 控制器：类型有硬布线控制和微程序控制器。作用是协调和控制计算机各部件执行程序指令序列，包括取指令、分析指令、执行指令，组成为
- 程序计数器（PC）：存放下一条执行指令的地址，取指令时使用，有自增功能
- 指令寄存器（IR）：保存正在执行的指令
- 指令译码器：对操作码译码， 给控制器提供特定操作信号
- 存储地址寄存器（MAR）：存放要访问数据的内存地址
- 存储数据寄存器（MDR）：存放要访问的数据
- 时序系统：产生时序信号，由时钟CLOCK分频得到
- 微操作信号发生器：根据IR、PSW和时序信号，产生控制整个计算机的控制信号，结构有
- 组合逻辑型：对应硬布线控制器
- 存储逻辑型：对应微程序控制器
- 寄存器
- 可以说CPU由运算器和控制器组成，事实上也可以说由运算器、控制器、寄存器组成
- 寄存器按用途分类
- 通用寄存器：比如EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP
- 专用寄存器：比如段寄存器（CS、DS、SS、ES、FS、GS）、EIP、PSW、IR、MAR、MDR
- 控制寄存器：CR0-CR3
- 栈顶寄存器ESP可以认为是通用寄存器或专用寄存器
- 寄存器按权限分类
- 用户可见寄存器：通用寄存器、PSW、EIP、段寄存器
- 用户不可见寄存器：MAR、MDR、IR、控制寄存器
【知识总结】 第四章-指令系统
基本概念
- 程序：由一系列有序的指令构成
- 指令：指示计算机硬件完成指定的基本操作的命令
- 指令系统
- 又叫指令集，是一台计算机所有指令的集合
- 位于软件硬件交界面上
- 计算机的主要属性，指出计算机有哪些基本的硬件功能
- 指令系统应具备的特征
- 完备性：功能齐全
- 高效性：编写的程序占据空间小，执行速度快
- 规整性
- 对称性：所有寄存器和存储单元可同等对待；所有指令可使用各种寻址方式
- 匀齐性：可以支持各自数据类型
- 一致性：指令格式和数据格式一致
- 兼容性：系列机各种机型有相同的基本机构和共同的基本指令集
指令格式
基本格式
- 操作码+地址码
- 操作码指出操作的类型
- 地址码给出被操作的信息的地址
- 指令长度指的是一条指令的二进制代码长度
- 取决于操作码长度、地址码长度、地址码个数
- 可能大于、等于或小于机器字长，如双字长指令、字长指令、半字长指令
- 指令系统的所有指令长度相等，称为定长指令字结构，执行快，结构简单
- 指令系统的指令长度随指令而异，称为变长指令字结构，一般是字节的整数倍（考虑主存按字节编址）
- 根据操作数地址码的个数，指令分为
- 零地址指令
- 不需要操作数的指令。如空指令、停机指令、关中断指令
- 涉及堆栈的运算指令。
- 一地址指令：
- 单操作数指令。如自增、自减、求反、求补，形式为
- 隐含的双操作数指令。一般另一个操作数由ACC（累加器）提供，运算结果也存到ACC中，形式为
- 单操作数指令。如自增、自减、求反、求补，形式为
- 二地址指令：比如常用的逻辑运算，算术运算，形式为
- 三地址指令：比如常用的逻辑运算，算术运算，形式为
- 四地址指令：形式为
， 是下一条指令的地址
- 零地址指令