同学们，操作系统是 408 里「背多分」和「算多分」五五开的科目：PV 操作的大题靠模板，磁盘调度和 TLB 的计算靠公式。这份讲义把两类都备齐——代码背下来，公式套模板，35 分到手。
一、进程与 PV 操作：大题第一钉子户
1.1 信号量语义
P（wait）：S−−，S<0 则阻塞；V（signal）：S++，S≤0 唤醒一个等待进程。
S 的值的含义：S>0 表示可用资源数；S<0 时 |S| = 等待队列中的进程数——选择题年年考这个绝对值。
1.2 生产者-消费者（标准答案，一字不差地背）
semaphore mutex = 1; // 互斥访问缓冲区semaphore empty = n; // 空缓冲区数semaphore full = 0; // 产品数
producer() { consumer() { while (1) { while (1) { 生产一个产品; P(full); P(empty); // ① P(mutex); P(mutex); // ② 取出一个产品; 放入缓冲区; V(mutex); V(mutex); V(empty); V(full); 消费产品; } }} }【头号易错】P(mutex) 必须在 P(empty/full) 之后！先锁门再等资源，别人想取产品放资源都进不来——经典死锁写法，大题写了这两行交换直接一半分没了。对「申请资源」类信号量和「互斥」类信号量，口诀：先资源、后互斥；V 操作顺序无所谓。
1.3 读者-写者（读优先版）
semaphore mutex = 1; // 保护 countsemaphore rw = 1; // 读写互斥int count = 0; // 正在读的读者数
writer() { reader() { P(rw); P(mutex); 写文件; if (count == 0) P(rw); // 第一个读者锁门 V(rw); count++;} V(mutex); 读文件; P(mutex); count--; if (count == 0) V(rw); // 最后一个读者开门 V(mutex); }理解骨架：第一个读者负责锁门、最后一个读者负责开门。「写优先/读写公平」版本加一个 w=1 的信号量排队即可，考得少，懂原理即可应对。
1.4 哲学家进餐
死锁根源：人人先拿左叉。三种解法任答其一：① 最多允许 4 人同时拿叉（加信号量 count=4）；② 奇数号先左偶数号先右（相邻必然错开）；③ 仅当两把叉都可用才允许拿起（AND 信号量/一次性 P）。答「限 4 人」最简单，写大题首选。
1.5 进程调度算法
FCFS、SJF（平均等待时间最短）、HRRN 响应比 =（等待 + 执行）/ 执行、优先级、时间片轮转。
周转时间 = 完成 − 到达；带权周转 = 周转 / 执行（≥ 1）。给甘特图算表题是固定题型，注意时间片轮转的切换开销。
二、死锁与银行家算法
- 四必要条件：互斥、占有并等待、不可剥夺、循环等待（缺一不死锁；破坏任意一条即预防）
- 处理策略：预防（静态，如一次申请全部资源）→ 避免（银行家算法，动态）→ 检测（资源分配图化简）→ 解除（剥夺/撤销）
银行家算法五步（大题模板）
- 算 Need = Max − Allocation（先把这张表算对，全题的命）
- Work = Available，Finish[i] = false
- 找 Needᵢ ≤ Work 且未完成的进程 i；找不到 → 转第 5 步
- Work += Allocationᵢ；Finish[i] = true；记录进程号；回到 3
- 全部 Finish = true → 安全序列（按记录顺序写）；否则不安全
【提醒】安全序列可能不唯一，题目问「是否存在」时任给一条即可；问「全部序列」才枚举。若问「分配后是否仍安全」，先试分配再跑上述流程。
三、内存管理：计算题重灾区
3.1 动态分区分配
四种算法：首次适应（空闲区按地址递增，效果通常最好）、最佳适应（产生最多小碎片）、最坏适应、邻近适应。碎片判断：动态分区产生外部碎片，分页产生内部碎片，分段产生外部碎片——三种对应关系必背。
3.2 分页地址变换与 TLB（必考计算）
页大小 2^k → 逻辑地址低 k 位是页内偏移，高位是页号。
【模板】TLB 命中率 90%，TLB 访问 10ns，内存访问 100ns，页表访问也要访存一次：
- 命中：查 TLB + 一次访存；未命中：查 TLB + 查页表 + 访问数据（若题设 TLB 与页表同时查询则未命中分支少一次 TLB 时间——看清题干假设）
- 多级页表减少的是页表占用的内存，代价是增加访存次数
- 快表（TLB）由硬件实现，属相联存储器
3.3 页面置换算法（给访问串画表）
| 算法 | 规则 | 坑 |
|---|---|---|
| OPT | 淘汰未来最久不使用 | 考试可算，实际无法实现 |
| FIFO | 淘汰最早进入 | Belady 异常：物理块增多缺页可能反增 |
| LRU | 淘汰最近最久未用 | 堆栈类算法，无 Belady 异常；实现开销大 |
| Clock | 循环扫描访问位，二机会 | 改进型 Clock 兼顾修改位，跳过脏页优先淘汰干净页 |
【画表纪律】缺页数：凡是目标页不在内存、需要调入的都算——包括第一次装入的页；置换次数：只数内存已满后被换出的次数。两个概念分开统计，大题专门考你数得对不对。另外：缺页中断属于内中断（故障 fault），选择题考过不止一次。
四、文件管理
4.1 物理结构
| 结构 | 特点 | 随机访问 |
|---|---|---|
| 连续分配 | 目录记起始块+长度，随机访问最快，有外部碎片 | 支持 |
| 隐式链接 | 每块存下一块指针，只能顺序访问，指针浪费 | 不支持 |
| 显式链接 | FAT 表全内存，查表即定位 | 支持 |
| 索引分配 | 每文件一张索引表 | 支持 |
4.2 多级索引（UNIX 风格计算题）
设块大小 4KB、地址项 4B → 每块可存 1024 个地址：
- 直接块 10 个：40KB
- 一级间接：1024 × 4KB = 4MB
- 二级间接：1024² × 4KB = 4GB
- 三级间接：1024³ × 4KB = 4TB
文件最大长度 = 各级累加。给「文件超出多少字节后用到二级间接」这种问法，就是拿 40KB + 4MB 当阈值卡。
4.3 目录与共享
FCB / 索引结点（inode）把文件名与描述信息分离；硬链接（多个目录项指向同一 inode，计数归零才删）vs 符号链接（存路径，属软链接，原文件删后成悬空）。
五、I/O 与磁盘：最后的计算题
5.1 缓冲区公式（背！）
单缓冲：每块耗时 = max(C, T) + M；双缓冲：max(C + M, T)（C 计算/处理时间，T 输入时间， M 缓冲区传送时间）。给「处理 10 块数据共多久」先套公式再乘块数，注意双缓冲下输入可与处理重叠。
5.2 SPOOLing（假脱机）
用输入井/输出井（磁盘）+ 输入/输出缓冲区 + 进程模拟，把独占设备改造成共享设备——「将一台物理设备虚拟成多台逻辑设备」，打印机并发就是标准例子。选择题考「井是什么」：井在磁盘上。
5.3 磁盘调度（给磁道序列算总移动数）
【例】当前磁头在 100 号，请求队列：55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184。
- FCFS：按队列走，总移动 = |100−55|+|55−58|+… 直接累加
- SSTF（最短寻道优先）：每次选最近 → 90→58→55→39→38→18→160→150→184，总移动 268 道。会产生饥饿
- SCAN（电梯，沿当前方向扫到最远请求再折返）：向大 → 150→160→184 折返 → 90→58→55→39→38→18，共 250 道；若题目要求走到磁盘边缘（如 199）再折返则算到端点。C-SCAN 到端点后直接跳回起点再单向扫；LOOK/C-LOOK 是「不到端点、到最远请求即折返」的简化版
【提醒】答题先写「假设当前方向向磁道号增大/减小」——不声明方向，答案对也可能扣步骤分。
冲刺建议：操作系统的复习优先级很明确：① 生产者-消费者的标准代码默写到一字不差；② 银行家算法表格题手算 5 遍；③ 置换算法和磁盘调度各画 3 张表。这三样占掉这门课大题的八成出镜率。剩余的概念题用碎片时间过，性价比一样高。最后两个月，稳住，能赢。