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1、计算机操作系统学习笔记
1、进程和线程的关系和区别。
定义：
进程:具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.
线程:进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
关系：
一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.
相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。
区别：
- 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
- 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
- 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。
- 但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。
2、死锁的必要条件，怎么处理死锁。
死锁的四大必要条件：
1、互斥条件
进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
2、请求和保持条件
进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3、不剥夺条件
进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4、环路等待条件
在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源，也就是若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
处理死锁的策略：
- 忽略该问题。例如鸵鸟算法，该算法可以应用在极少发生死锁的的情况下。为什么叫鸵鸟算法呢，因为传说中鸵鸟看到危险就把头埋在地底下，可能鸵鸟觉得看不到危险也就没危险了吧。跟掩耳盗铃有点像。
- 监测死锁并且恢复
- 仔细地对资源动态分配，以避免死锁。
- 通过破除死锁四个必要条件，以防止死锁产生。
预防死锁的方法：
1、破除“互斥”条件：
就是在系统里取消互斥。若资源不被一个进程独占使用，那么死锁是肯定不会发生的。但一般来说在所列的四个条件中，“互斥”条件是无法破坏的。因此，在死锁预防里主要是破坏其他几个必要条件，而不去涉及破坏“互斥”条件。
2、破除“占有并等待”条件：
就是在系统中不允许进程在已获得某种资源的情况下，申请其他资源。即要想出一个办法，阻止进程在持有资源的同时申请其他资源。
方法一：创建进程时，要求它申请所需的全部资源，系统或满足其所有要求，或什么也不给它。这是所谓的 “ 一次性分配”方案。
方法二：要求每个进程提出新的资源申请前，释放它所占有的资源。这样，一个进程在需要资源S时，须先把它先前占有的资源R释放掉，然后才能提出对S的申请，即使它可能很快又要用到资源R。
3、破除“不可抢占”条件：
破坏“不可抢占”条件就是允许对资源实行抢夺。
方法一：如果占有某些资源的一个进程进行进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放它最初占的资源，如果有必要，可再次请求这些资源和另外的资源。
方法二：如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。只有在任意两个进程的优先级都不相同的条件下，方法二才能预防死锁。
4、破除“循环等待”条件：
破坏“循环等待”条件的一种方法，是将系统中的所有资源统一编号，进程可在任何时刻提出资源申请，但所有申请必须按照资源的编号顺序（升序）提出。这样做就能保证系统不出现死锁。
死锁的解除：
- 资源剥夺法。挂起某些死锁进程，并抢占它的资源，将这些资源分配给其他的死锁进程。但应防止被挂起的进程长时间得不到资源，而处于资源匮乏的状态。
- 撤销进程法。强制撤销部分、甚至全部死锁进程并剥夺这些进程的资源。撤销的原则可以按进程优先级和撤销进程代价的高低进行。
- 进程回退法。让一（多）个进程回退到足以回避死锁的地步，进程回退时自愿释放资源而不是被剥夺。要求系统保持进程的历史信息，设置还原点。
（1）安全序列:
安全序列{P1，P2，...，Pn}是这样组成的：若对于每一个进程Pi，它需要的附加资源可以被系统中当前可用资源加上所有进程Pj当前占有资源之和所满足，则{P1，P2，...，Pn}为一个安全序列，这时系统处于安全状态，不会进入死锁状态。
（2）银行家算法:
银行家算法是从当前状态出发，逐个按安全序列检查各客户谁能完成其工作，然后假定其完成工作且归还全部贷款，再进而检查下一个能完成工作的客户，......。如果所有客户都能完成工作，则找到一个安全序列，银行家才是安全的。
3、内存管理方式：段存储、页存储和段页存储。
（1）页存储
基本概念：
页式存储管理将程序逻辑地址空间划分为固定大小的页(page)，而物理内存划分为同样大小的页框(page frame)。为方便地址转换，页面大小应是2的整数幂。每一个作业有一个页表，用来记录各个页在内存中所对应的块（页框）。
优点是没有外碎片，每个内碎片不超过页的大小。
缺点是程序全部装入内存，要求有相应的硬件支持。例如地址变换机构缺页中断的产生和选择淘汰页面等都要求有相应的硬件支持。这增加了机器成本，增加了系统开销。
地址结构：
地址结构包含两部分：前一部分为页号P，后一部分为页内偏移量W。其中页号与页内偏移量所占多少位，与页面的大小和主存的最大容量有关。
每页大小为4KB，主存大学为4GB。则地址长度为32 位，其中0~11位为页内地址，即：12~31位为页号，地址空间最多允许有2^20页。
地址变换机制：
上面介绍的地址变换过程可知，若页表全部放在内存中，则存取一个数据或一条指令至少要访问两次内存：一次是访问页表，确定所存取的数据或指令的物理地址，第二次才根据该地址存取数据或指令。显然，这种方法比通常执行指令的速度慢了一半。
为此，在地址变换机构中增设了一个具有并行查找能力的高速缓冲存储器——快表，又称联想寄存器(TLB)，用来存放当前访问的若干页表项，以加速地址变换的过程。
请求式分页存储管理：
基本概念：
请求分页系统建立在基本分页系统基础之上，为了支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。请求分页是目前最常用的一种实现虚拟存储器的方法。在请求分页系统中，只要求将当前需要的一部分页面装入内存，便可以启动作业运行。在作业执行过程中，当所要访问的页面不在内存时，再通过调页功能将其调入，同时还可以通过置换功能将暂时不用的页面换出到外存上，以便腾出内存空间。
段页式管理的段式管理与页式管理方案结合而成的所以具有他们两者的优点。但反过来说，由于管理软件的增加，复杂性和开销也就随之增加了。另外需要的硬件以及占用的内存也有所增加。使得速度降下来。
扩充的页表：
地址变换机制：
页面置换算法：
1、最佳算法（OPT算法）
用来评价其他算法，使用缺页中断率：
f = F / A（其中F为作业失败访问的次数，A为作业总的访问次数）
2、先进先出算法（FIFO算法）
淘汰在内存驻留时间最长的页面。
3、最近最久未使用淘汰算法（LRU算法）
淘汰最久没有被使用的页面。
4、最不经常使用淘汰算法（LFU算法）
淘汰一段时间内，访问次数最少的页面。
（2）段存储
基本概念：
段式存储管理要求每个作业的地址空间按照程序自身的逻辑划分为若干段，每个段都有一个唯一的内部段号。
优点：
- 可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采用不同的保护，可以按段为单位来进行共享，包括通过动态链接进行代码共享。
- 没有内碎片，外碎片可以通过内存紧缩来消除。
缺点：
要求程序全部装入内存，没有足够的内存，程序就不能执行。
地址结构：
逻辑地址由段号S与段内偏移量W两部分组成。
段号为16位，段内偏移量为16位，则一个作业最多可有2^16=65536个段，最大段长为64KB。
地址变换机制：
（3）段页存储
基本概念：
在段页式存储中，每个分段又被分成若干个固定大小的页。
地址结构：
逻辑地址由段号S、段内页号P与页内偏移量W两部分组成。
地址变换机制：
段式和页式管理的区别：
页式和段式系统有许多相似之处。比如，两者都采用离散分配方式，且都通过地址映射机构来实现地址变换。但概念上两者也有很多区别，主要表现在：
- 需求：页是信息的物理单位，分页是为了实现离散分配方式，以减少内存的碎片，提高内存的利用率。或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了更好地满足用户的需要。
- 一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。
- 大小：页大小固定且由系统决定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的。段的长度不固定，且决定于用户所编写的程序，通常由编译系统在对源程序进行编译时根据信息的性质来划分。
- 逻辑地址表示：页式系统地址空间是一维的，即单一的线性地址空间，程序员只需利用一个标识符，即可表示一个地址。分段的作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。
- 比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。
4、进程的几种状态。
注意：创建和退出不是进程的状态。阻塞和就绪的区别：阻塞是等待除CPU以外的资源，而就绪等待的是CPU资源。
- 就绪——执行：对就绪状态的进程，当进程调度程序按一种选定的策略从中选中一个就绪进程，为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态；
- 执行——阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如进程申请资源（主存空间或外部设备）得不到满足时变成等待资源状态；
- 阻塞——就绪：处于阻塞状态的进程，在其等待的事件已经发生，如资源得到满足时，处于等待状态的进程并不马上转入执行状态，而是先转入就绪状态，然后再由系统进程调度程序在适当的时候将该进程转为执行状态；
- 执行——就绪：正在执行的进程，因时间片用完而被暂停执行，或在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行而被迫让出处理机时，该进程便由执行状态转变为就绪状态。
5、IPC几种通信方式。
- 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
- 有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
- 信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
- 消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
- 信号 ( signal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
- 共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
- 套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。
6、线程同步方式。
- 互斥量：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。
- 信号量：它允许同一时刻多个线程访问同一资源，但是需要控制同一时刻访问此资源的最大线程数量。当需要一个计数器来限制可以使用某共享资源的线程数目时，可以使用“信号量”对象。
- 事件（信号）：通过通知操作的方式来保持多线程同步，还可以方便的实现多线程优先级的比较操作。即事件机制允许一个线程在处理完一个任务后，主动唤醒另外一个线程执行任务。
- 临界区：临界资源（一次只允许一个进程（一个线程）使用的资源），访问临界资源的代码叫做临界区。
7、什么是虚拟内存。
虚拟内存别称虚拟存储器（Virtual Memory）。
- 电脑中所运行的程序均需经由内存执行，若执行的程序占用内存很大或很多，则会导致内存消耗殆尽。为解决该问题，Windows中运用了虚拟内存技术，即匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。
- 当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。若计算机运行程序或操作所需的随机存储器(RAM)不足时，则 Windows 会用虚拟存储器进行补偿。它将计算机的RAM和硬盘上的临时空间组合。
- 当RAM运行速率缓慢时，它便将数据从RAM移动到称为“分页文件”的空间中。将数据移入分页文件可释放RAM，以便完成工作。 一般而言，计算机的RAM容量越大，程序运行得越快。
- 若计算机的速率由于RAM可用空间匮乏而减缓，则可尝试通过增加虚拟内存来进行补偿。但是，计算机从RAM读取数据的速率要比从硬盘读取数据的速率快，因而扩增RAM容量（可加内存条）是最佳选择。
8、虚拟地址、逻辑地址、线性地址和物理地址的区别。
虚拟地址是由程序产生的由段选择符（段号）和段内偏移地址组成的地址。这两部分组成的地址并没有直接访问物理内存，而是要通过分段地址的变换处理后才会对应到相应的物理内存地址。
逻辑地址指由程序产生的段内偏移地址。有时把逻辑地址当成虚拟地址，两者并没有明确的界限。
线性地址是指虚拟地址到物理地址变换的中间层， 是处理器可寻址的内存空间（称为线性地址空间）中的地址。程序代码会产生逻辑地址，或者说段中的偏移地址，加上相应段基址就生成了一个线性地址。如果启用了分页机制，那么线性地址可以再经过变换产生物理地址。若是没有采用分页机制，那么线性地址就是物理地址。
物理地址是指现在 CPU 外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果。
9、什么是缓冲区溢出？有什么危害？其原因是什么？
缓冲区溢出是指当计算机向缓冲区填充数据时超出了缓冲区本身的容量，溢出的数据覆盖在合法数据上。（蠕虫）
危害：
程序崩溃，导致拒绝服务。
跳转并且执行一段恶意代码。
原因：
程序没有仔细检查用户输入。
10、操作系统中的进程调度策略有哪些？
一、先来先服务和短作业（进程）优先调度算法
（1）先来先服务调度算法
先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
（2）短作业（进程）优先调度算法
短作业(进程)优先调度算法SJ(P)F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先(SJF)的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程优先(SPF)调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。
二、高优先权优先调度算法
（1）优先权调度算法的类型
为了照顾紧迫型作业，使之在进入系统后便获得优先处理，引入了最高优先权优先(FPF)调度算法。此算法常被用于批处理系统中，作为作业调度算法，也作为多种操作系统中的进程调度算法，还可用于实时系统中。当把该算法用于作业调度时，系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。当用于进程调度时，该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程，这时，又可进一步把该算法分成如下两种。
1、非抢占式优先权算法
在这种方式下，系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，该进程便一直执行下去，直至完成；或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。这种调度算法主要用于批处理系统中；也可用于某些对实时性要求不严的实时系统中。
2、抢占式优先权调度算法
在这种方式下，系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程，使之执行。但在其执行期间，只要又出现了另一个其优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程(原优先权最高的进程)的执行，重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。因此，在采用这种调度算法时，是每当系统中出现一个新的就绪进程i 时，就将其优先权Pi与正在执行的进程j 的优先权Pj进行比较。如果Pi≤Pj，原进程Pj便继续执行；但如果是Pi>Pj，则立即停止Pj的执行，做进程切换，使i 进程投入执行。显然，这种抢占式的优先权调度算法能更好地满足紧迫作业的要求，故而常用于要求比较严格的实时系统中，以及对性能要求较高的批处理和分时系统中。
（2）高响应比优先调度算法
在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要的不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引入前面所述的动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a 提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为：
由于等待时间与服务时间之和就是系统对该作业的响应时间，故该优先级又相当于响应比RP。据此，又可表示为：
有上式可以看出：
- 如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间愈短，其优先权愈高，因而该算法有利于短作业。
- 当要求服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间愈长，其优先权愈高，因而它实现的是先来先服务。
- 对于长作业，作业的优先级可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可升到很高，从而也可获得处理机。简言之，该算法既照顾了短作业，又考虑了作业到达的先后次序，不会使长作业长期得不到服务。因此，该算法实现了一种较好的折衷。当然，在利用该算法时，每要进行调度之前，都须先做响应比的计算，这会增加系统开销。
三、基于时间片的轮转调度算法
（1）时间片轮转法
系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU 分配给队首进程，并令其执行一个时间片。时间片的大小从几ms 到几百ms。当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。换言之，系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。
（2）多级反馈队列调度算法
前面介绍的各种用作进程调度的算法都有一定的局限性。如短进程优先的调度算法，仅照顾短进程而忽略长进程，而且如果并未指明进程的长度，则短进程优先和基于进程长度的抢占式调度算法都将无法使用。而多级反馈队列调度算法则不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。在采用多级反馈队列调度算法的系统中，调度算法的实施过程如下所述。
- 应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高，第二个队列次之，其余队列额优先级逐个降低。该算法赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不相同，在优先级权越高的队列中，为每个进程所规定的执行时间片就越小。例如第二个队列的时间片要比第一个队列的时间片长一倍，…，第i+1个队列的时间片要比第i个队列的时间片长一倍。
- 当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一队列的末尾，按照FCFS原则排队等待调度。当轮到该进程执行时，如它能在改时间片内完成，即可准备撤离系统；如果它在一个时间片结束时尚未完成，调度程序便将该线程转入第二队列的末尾，在同样地按照FCFS原则等待调度执行；如果它在第二队列中执行一个时间片后仍未完成，再将它放入第三队列，…，如此下去，当一个长作业（进程）从第一队列一次降到第n队列后，在第n队列便采取按时间片轮转的方式运行。
- 仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程；仅当1~（i-1）队列均空时，才会调度第i队列中的进程运行。如果处理机正在第i队列中为某进程服务时，又有新进程进入优先权较高的队列（第1~（i-1）中的任何一个队列），则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机，即由调度程序把正在运行的进程放回到第i队列的末尾，把处理机分配给新到的高优先权进程。
11、进程同步有哪几种机制？
原子操作，信号量机制，自旋锁，管程，会合，分布式系统。
1、信号量
用于进程间传递信号的一个整数值。在信号量上只有三种操作可以进行：初始化，P操作和V操作，这三种操作都是原子操作。
P操作(递减操作)可以用于（申请一个单位资源）阻塞一个进程，V操作(增加操作)可以用于（释放一个单位资源）解除阻塞一个进程。
基本原理是两个或多个进程可以通过简单的信号进行合作，一个进程可以被迫在某一位置停止，直到它接收到一个特定的信号。该信号即为信号量s。
为通过信号量s传送信号，进程可执行原语semSignal(s);为通过信号量s接收信号，进程可执行原语semWait(s);如果相应的信号仍然没有发送，则进程被阻塞，直到发送完为止。
可把信号量视为一个具有整数值的变量，在它之上定义三个操作：
- 一个信号量可以初始化为非负数
- semWait操作使信号量s减1.若值为负数，则执行semWait的进程被阻塞。否则进程继续执行。
- semSignal操作使信号量加1，若值大于或等于零，则被semWait操作阻塞的进程被解除阻塞。
2、管程
管程是由一个或多个过程、一个初始化序列和局部数据组成的软件模块，其主要特点如下：
- 局部数据变量只能被管程的过程访问，任何外部过程都不能访问。
- 一个进程通过调用管程的一个过程进入管程。
- 在任何时候，只能有一个进程在管程中执行，调用管程的任何其他进程都被阻塞，以等待管程可用。
管程通过使用条件变量提供对同步的支持，这些条件变量包含在管程中，并且只有在管程中才能被访问。有两个函数可以操作条件变量：
- cwait(c)：调用进程的执行在条件c上阻塞，管程现在被另一个进程使用。
- csignal(c)：恢复执行在cwait之后因为某些条件而阻塞的进程。如果有多个这样的进程，选择其中一个；如果没有这样的进程，什么都不做。
3、消息队列
在消息传递系统中，进程间的数据交换是以格式化的消息（Message）为单位的。若通信的进程之间不存在可直接访问的内存空间，则必须利用操作系统提供的消息传递方式实现进程通信。进程通过系统提供的发送消息和接收消息两个原语进行数据交换。
（1）直接通信方式：
发送进程直接把消息放松给接收进程，并将它挂在接收进程的消息缓冲队列上，接收进程从消息缓冲队列中取得消息。
（2）间接通信方式：
发送进程把消息发送到某个中间实体上，接收进程从中间实体取得消息。这种中间实体一般称为信箱，这种通信方式又称为信箱通信方式。该通信方式广泛应用于计算机网络中，相应的通信系统称为电子邮件系统。
消息传递的实际功能以一对原语的形式提供：
send(destination,message)
receive(source,message)
这是进程间进程消息传递所需要的最小操作集。一个进程以消息的形式给另一个指定的目标进程发送消息；进程通过执行receive原语接收消息，receive原语中指明发送消息的源进程和消息。
信号量机制：
优：PV操作能够实现对临界区的管理要求；实现简单；允许使用它的代码休眠，持有锁的时间可相对较长。
缺：一个信号量只能置一次初值，以后只能对之进行p操作或v操作。由此也可以看到，信号量机制必须有公共内存，不能用于分布式操作系统，这是它最大的弱点。信号量机制功能强大，但使用时对信号量的操作分散，而且难以控制，读写和维护都很困难。加重了程序员的编码负担；核心操作P-V分散在各用户程序的代码中，不易控制和管理；一旦错误，后果严重，且不易发现和纠正。
管程：
信号量机制功能强大，但使用时对信号量的操作分散，而且难以控制，读写和维护都很困难。因此后来又提出了管程。
优： 集中式同步进程——管程。其基本思想是将共享变量和对它们的操作集中在一个模块中，操作系统或并发程序就由这样的模块构成。这样模块之间联系清晰，便于维护和修改，易于保证正确性。
缺：如果一个分布式系统具有多个CPU，并且每个CPU拥有自己的私有内存，它们通过一个局域网相连，那么这些原语将失效。而管程在少数几种编程语言之外又无法使用，并且，这些原语均未提供机器间的信息交换方法。
12、OS的特性与功能。
OS的基本特性：
并发（最重要）；共享；虚拟；异步
OS的主要功能：资源管理器和用户接口
资源管理功能：
处理机管理；存储器管理；设备管理；文件管理
操作系统和用户之间的接口：
用户接口：连接用户接口，脱产用户接口和图形用户接口。
程序接口：该接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，它是由一组系统调用组成。
13、进程间的两种相互制约关系。
同步、互斥（进程之间的一种低级通信方式）
进程同步（直接相互制约关系）：它主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系，在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
举例：有输入进程A 通过单缓冲向进程B 提供数据。当缓冲空时，计算进程因不能获得所需数据而阻塞，当进程A 把数据输入缓冲区后，便唤醒进程B；反之，当缓冲区已满时，进程A 因没有缓冲区放数据而阻塞，进程B 将缓冲区数据取走后便唤醒A。
进程互斥（间接相互制约关系）：它主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。在多道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。
举例：有两进程A 和B，如果A 提出打印请求，系统已把唯一的 一台打印机分配给了进程B，则进程A 只能阻塞；一旦B 释放打印机，A 才由阻塞改为就绪。