早期批处理系统只能一次处理一个任务
多道程序设计使得批处理系统可以一次处理多个任务
多道程序设计是指在计算机内存中同时存放多个程序
多道程序在计算机的管理程序之下相互穿插运行
多道程序的管理是操作系统的重要功能
管理硬件、并且提供用户交互的软件系统
我们不可能直接操作计算机硬件
设备种类繁多复杂，需要统一界面
操作系统的简易性使得更多人能够使用计算机
统一管理计算机资源，
操作系统实现了对计算机资源的抽象，
用户无需面向硬件接口编程
IO设备管理软件，提供读写接口
文件管理软件，提供操作文件接口
操作系统提供了用户与计算机之间的接口，
图形窗口形式
命令形式
系统调用形式
并发性：
并行是指两个或多个事件可以在同一时刻发生
并发是指两个或多个事件可以在同一时间间隔发生
共享性：
操作系统中的资源可供多个并发的程序共同使用，即资源共享
多个程序可以同时使用主存资源
资源共享分为：互斥共享和同时访问
互斥共享，
当资源被程序A占用时，其他想使用的程序只能等待
只有当进程A使用完以后，其他进程才可以使用该资源
同时访问，
某种资源在一段时间内并发地被多个程序访问
这种“同时”是宏观的，从宏观去看该资源可以被同时访问
虚拟性：
把一个物理实体转变为若干个逻辑实体
物理实体是真实存在的，逻辑实体是虚拟的
虚拟的技术主要有时分复用和空分复用
时分复用，
资源在时间上进行复用，不同程序并发使用
多道程序时分使用计算机硬件资源
提供资源利用率
空分复用，
实现虚拟磁盘、虚拟内存
提高资源利用率，提高编程效率
异步性：
在多道程序环境下，允许多个进程并发执行
进程在使用资源时可能需要等待或放弃
进程的执行并不是一气呵成的，而是以走走停停的形式推进
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位
进程作为程序独立运行的载体保障程序正常进行
进程的存在使得操作系统弄资源的利用率大幅提升
主存中的进程形态，
标识符：唯一标记一个进程，用于区别其他进程
状态：标记进程的进程状态，如运行态
程序计数器：指向进程即将被执行的下一条指令的地址
内存指针：程序代码、进程数据相关指针
上下文数据：进程执行时处理器存储的数据
IO状态信息：被进程IO操作所占用的文件列表
记账信息：使用处理器时间、时钟总数和等
进程控制块(PCB)，
用于描述和控制进程运行的通用数据结构
记录进程当前状态和控制进程运行的全部信息
使得进程是能够独立运行的基本单位
PCB是操作系统进行调度经常会被读取的信息
PCB是常驻内存的，存放在系统专门开辟的PCB区域
进程与线程，
线程是操作系统运行调度的最小单位
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位
线程包含在进程之中，是进程实际运行工作的单位
一个进程可以并发多个线程，每个线程执行不同的任务
进程里的线程共享进程的资源
就绪状态：
当进程被分配到除CPU外所有必要的资源后
只要再获得CPU的使用权，就可以立即执行
其他资源都准备好、只差CPU资源的状态为就绪状态
在一个系统中多个处于就绪状态的进程通常排成一个队列
执行状态：
进程获得CPU，其程序正在执行称为执行状态
在单处理机中，在某个时刻只能有一个进程是处于执行状态
阻塞状态：
进程因某种原因，如：其他设备未就绪而无法继续执行从而放弃CPU的状态
创建状态：
创建进程时拥有CPU但其他资源尚未就绪
终止状态：
进程由系统清理或归还PCB的状态称为终止状态
进程间的同步：
对竞争资源在多进程间进行使用次序的协调
使得并发执行的多个程序之间可以有效使用资源和相互合作
临界资源：
进程间同步的原则：
空闲让进：资源无占用，允许使用
忙则等待：资源占用，请求进程等待
有限等待：保证有限等待时间能够使用资源
让权等待：等待时，进程需要让出CPU
进程间同步的方法：
消息队列
共享存储
信号量
线程同步：
互斥量
读写锁
自旋锁
条件变量
进程调度：
计算机通过决策决定哪个就绪进程可以获得CPU使用权
保留旧进程的运行信息，请出旧进程（收拾包袱）
选择新进程，准备运行环境并分配CPU（新进驻）
进程调度的机制：
就绪状态的排队机制
选择运行进程的委派机制
新老进程的上下文切换机制
进程调度方法：
非抢占式调度
抢占式调度
进程调度算法：
先来先服务算法，
短进程优先调度算法，
调度程序优先选择就绪队列中估计运行时间最短的进程
不利于长作业进程的执行
高优先权优先调度算法，
进程附带优先权，调度程序优先选择权重高的进程
使得紧迫的任务可以优先处理
时间片轮转调度算法，
按先来先服务的原则排列就绪进程
每次从队列头部取出待执行进程，分配一个时间片执行
是相对公平的算法，但是不能保证及时响应用户
死锁：
共享资源数量不满足各个进程需求
各个进程之间发生资源进程导致死锁
进程对资源的使用是排他性的使用
某资源只能由一个进程，其他进程需要使用只能等待
进程至少保持一个资源，又提出新的资源请求
新资源被占用，请求被阻塞
被阻塞的资源不释放自己保持的资源
进程获得的资源在未完成使用前不能被剥夺
获得的资源只能由进程自身释放
发生死锁时，必然存在进程-资源环形链
a.预防死锁的方法
系统规定进程运行之前，一次性申请所需要的资源
进程在运行期间不会提出资源请求
当一个进程请求新的资源得不到满足时，必须释放占有的资源
进程运行时占有的资源可以被释放
可用资源线性排序，申请必须按照需要递增申请
先行申请不再形成环路
b.银行家算法
单一连续分配是最简单的分配方式
只能在单用户、单进程的操作系统中使用
是支持多道程序的最简单存储分配方式
内存空间被划分为若干固定大小的区域
每个分区只提供给给一个程序使用，互不干扰
根据进程实际需要，动态分配内存空间
分配内存时从开始顺序查找适合内存区
若没有，则该次分配失败
每次从头部开始，使得头部地址空间不断被划分
将空闲区按照容量大小排序
遍历空闲区链表找到最佳合适空闲区
要求有多个空闲区链表
每个空闲区链表存储一种容量的空闲区
字块是相对于物理设备的定义
页面则是相对逻辑空间的定义
将进程逻辑空间等分成若干大小的页面
相应把物理内存空间分成与页面大小的物理块
以页面为单位把进程空间装进物理内存中分散的物理块
页表记录进程逻辑空间与物理空间的映射
有一段连续的逻辑分布在多个页面中，将大大降低执行效率
将进程逻辑空间划分成若干段（非等分）
段的长度由连续逻辑的长度决定
主函数MAIN、子程序段X、子函数Y等
分页可以有效提高内存利用率
分段可以更好满足用户需求
两者结合，形成段页式存储管理
主要逻辑：
现将逻辑空间按段氏管理分成若干段
再把内存空间按页式管理等分成若干页
先进先出算法（FIFO）
最不经常使用算法（LFU）
最近最少使用算法（LRU）
高速缓存的替换时机和主存页面的替换时机对比：
a.逻辑结构的文件类型，
有结构文件：
无结构文件：
b.顺序文件，
按顺序存放在存储介质中的文件
磁带的存储特性使得磁带只能存储顺序文件
是所有逻辑文件中存储效率最高的
c.索引文件，
可变长文件不适合使用顺序文件格式存储
索引文件是为了解决可变长文件存储而发明的一种文件格式
索引文件需要配合索引表完成存储的操作
i.辅存的分配方式，
连续分配，
链接分配，
隐式：
显式：
不支持高效的直接存储（FAT记录项多）
检索时FAT表占用较大的存储空间（需要将整个FAT加载到内存）
索引分配，
ii.存储空间管理，
空闲表，
空闲链表，
位示图，
广义的IO设备：
IO设备的缓冲区：
CPU与IOO设备的速率不匹配
减少CPU处理IO请求的频率
提高CPU与IO设备之间的并行性
专用缓冲区只适用于特定的IOO进程
当这样的IO进程比较多时，对内存的消耗也很大
操作系统划分出可供多个进程使用的公共缓冲区，称之为缓冲池
SPOOLing技术：
是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术
利用高速共享设备将低速的独享设备模拟为高速的共享设备
逻辑上，系统为每一个用户都分配了一台独立的高速独享设备
把同步调用低速设备改为异步调用
在输入、输出之间增加了排队转储环节（输入井、输出井）
SPOOLing负责输入（出）并与低速设备之间的调度
逻辑上，进程直接与高速设备交互，减少了进程的等待时间，提高了进程的工作效率
