軟件設計師重點難點——操作系統

　　一、進程相關的概念：

　　進程、線程和管程

　　這是三個看起來似乎比較容易混淆的概念，所以在復習的時候一定要牢記其定義和相互之間的區別。

　　*進程

　　進程是一個可并發執行的程序在一個數據集合上的運行過程。也就是說，它是運行中的程序，是程序的一次運行活動。在操作系統中，進程是進行系統資源分配、調度和管理的最小單位。

　　*線程

　　對于一些多線程程序來講，其包含兩條或兩條以上并發運行的部分，每個部分就稱作一個線程，每個線程都有獨立的執行路徑。線程是處理器分配資源的最小單位。

　　*管程

　　管程是一種并發性的構造，它包括用于分配一個共享資源或一組共享資源的數據和過程。為了完成分配資源的功能，進程必須調用特定的管程入口。

　　操作系統中，多任務處理一般有兩種方式：基于進程和基于線程。基于進程的多任務處理的特點是允許計算機同時運行兩個或更多的程序。而基于線程的多任務處理是指一個程序可以同時執行兩個或者多個任務的功能。

　　多線程程序比多進程程序需要更少的管理費用。進程是重量級的任務，需要分配它們自己獨立的地址空間。進程間的通信和相互轉換需要很多的開銷。而線程是輕量級的任務，它們共享相同的地址空間并且分享同一個進程。線程間的通信和轉換開銷要小很多

　　二、信號量處理：

　　信號量和P-V操作

　　為了解決進程同步的問題，提出了信號量機制。這一機制取得了很大的發展，從整型信號量到記錄型信號量，再進而發展為“信號量集”機制。不過，在原理上和考試中，一般我們都只涉及整型信號量機制。

　　對于互斥臨界區的管理要求：

　　n 有空則進

　　n 無空等待

　　n 兩者擇一

　　n 有先等待

　　在整型信號量機制中，信號量被定義為一個整型變量，除初始化外，僅能通過兩個標準的原子操作wait（s）和signal（s）來訪問。其通常被分別稱作P、V操作。描述如下：

　　P操作

　　I. S-1→S

　　II. 如果S<0，則該進程進入等待狀態；否則繼續進行

　　V操作

　　I. S+1→S

　　II. 如果S≥0，則喚醒隊列中的一個等待進程

　　進程互斥的情況初值是1，而同步的初值是0

　　進程同步的問題相對來說是比較復雜的，這其中一些比較經典的進程同步問題，如：

　　*生產者—消費者問題

　　*讀者—寫者問題

　　*哲學家進餐問題

　　三、各種調度算法：

　　操作系統中，涉及到的調度比較多，如進程調度、作業調度、磁盤調度等。但是其調度算法的原理都大致相同。進程調度是比較典型的一類調度，其調度算法較多。包括：

　　*先來先服務

　　*優先數調度

　　*輪轉法

　　*短作業優先

　　通過對這些調度算法的復習，對我們掌握其他種類調度的調度算法也會很有幫助。

　　例題： 一臺 PC 計算機系統啟動時，首先執行的是__（42）__，然后加載__（43）__。在設備管理中，虛擬設備的引入和實現是為了充分利用設備，提高系統效率，采用__（44）__來模擬低速設備（輸入機或打印機）的工作。

　　例題：設有 7 項任務，分別標記為 a、b、c、d、c、f 和 g，需要若干臺機器以并行工作方式來完成，它們執行的開始時間和完成時間如下表所示：

　　四、信號量例題：

　　在某超市里有一個收銀員，且同時最多允許有n個顧客購物，我們可以將顧客和收銀員看成是兩類不同的進程，且工作流程如下圖所示。為了利用PV操作正確地協調這兩類進程之間的工作，設置了三個信號量S1、S2和Sn，且初值分別為0、0和n。這樣圖中的a應填寫__C__，圖中的b1、b2應分別填寫__D_，圖中的c1、c2應分別填寫__A。 （操作系統）？

　　軟件設計師重點難點——多媒體

　　多媒體重點和難點

　　1. 圖形和圖象的各種格式、幾個主要的概念：

　　2.音頻采集計算：聲音文件的存儲量=采樣頻率×采樣位數×聲道數

　　3.視頻圖象的容量計算和國家標準：圖像文件的存儲量=分辨率×色彩數（位）。

　　4.視頻的幾種集中壓縮格式：

　　例題1：

　　MPEG-I編碼器輸出視頻的數據率大約為__C__。PAL制式下其圖像亮度信號的分辨率為_A__，幀速為__B__。 （多媒體）

　　（44）A.128Kb/sB.320Kb/sC.1.5Mb/sD.15Mb/s

　　（45）A.352×288B.576×352C.720×576D.1024×720

　　（46）A.16幀/秒B.25幀/秒C.30幀/秒D.50幀/秒

　　例題2：

　　在多媒體的音頻處理中，由于人所敏感的聲頻最高為A赫茲（Hz），因此數字音頻文件對音頻的采樣頻率為B赫茲（Hz）。對一個雙聲道的立體聲，保持1秒鐘聲音，其波形文件所需的字節數為C，這里假設每個采樣點的量化位數為8位。

　　MIDI文件是最常用的數字音頻文件之一，MIDI是一種D，它是該領域國際上的一個E。

　　A： ①50 ②10k ③22k ④44k

　　B： ①44.1k ②20.05k ③10k ④88k

　　C： ①22050 ②88200 ③176400 ④44100

　　D： ①語音數字接口 ②樂器數字接口

　　③語音模擬接口 ④樂器模擬接口

　　E： ①控制方式 ②管理規范 ③通信標準 ④輸入格式

　　在音頻處理中，采樣頻率是決定音頻質量的一個重要因素，它決定了頻率響應范圍。對聲音進行采樣的三種標準以及采樣頻率分別為：語音效果（11 kHz）、音樂效果（22 kHz）、高保真效果（44.1 kHz），目前聲卡的最高采樣率為44.1KHz。

　　另外，一般人的聽覺帶寬為20Hz~20kHz，人敏感的聲頻最高為22kHz。

　　信號編碼的位數是決定音頻質量的另一個重要因素，它決定數字采樣的可用動態范圍和信噪比。16位聲卡的采樣位數就是16。

　　聲音文件的存儲量等于采樣頻率×采樣位數×聲道數。如本題所求波形文件的字節數計算公式如下：

　　44.1kHz×8bit×2×1秒=705.6Mbit/8=88.2MB=88200Byte

　　[答案]

　　A：③ B：① C：② D：② E：③