大學(xué)操作系統(tǒng)課本操作系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)

1、第一（一）1 .未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（ 1）人工操作方式（人機(jī)矛盾）（ 2）脫機(jī)輸入/輸出方式2 .單道批處理系統(tǒng)內(nèi)存里一道作業(yè)3 .多道批處理系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：（1）資源利用率高（CPU、內(nèi)存、I/0設(shè)備）（ 2）系統(tǒng)吞吐量大缺點(diǎn)： （ 1 ）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)（ 2） 無(wú)交互能力3 .分時(shí)系統(tǒng)（解決人機(jī)交互）及時(shí)接收：多個(gè)用戶（配置多路卡）、為每個(gè)用戶配置一個(gè)緩沖區(qū)及時(shí)處理：（ 1 ） 作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存（ 2）采用輪轉(zhuǎn)運(yùn)行方式（時(shí)間片）響應(yīng)時(shí)間二時(shí)間片x終端數(shù)4 .實(shí)時(shí)系統(tǒng)周期性實(shí)時(shí)任務(wù)和非. 硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟.（二）操作系統(tǒng)的基本特性1 .并發(fā)（進(jìn)程才能）實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行的前提是：多道程序環(huán)境2 .

2、共享互斥共享方式、同時(shí)訪問(wèn)方式3 .虛擬（1 ）時(shí)空復(fù)用技術(shù)（虛擬處理機(jī)技術(shù)、虛擬設(shè)備技術(shù)）（ 2）空分復(fù)用技術(shù)（虛擬磁盤技術(shù)、虛擬儲(chǔ)存器技術(shù)）4 .異步5 .操作系統(tǒng)兩個(gè)最基本的特征：并發(fā)和共享第二章（一）1 .前趨圖（有向無(wú)環(huán)圖）：描述進(jìn)程之間執(zhí)行的先后順序2 .順序執(zhí)行：順序性、封閉性、可再現(xiàn)性并發(fā)執(zhí)行：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性（與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤）Bernstein 條件（二）1 .進(jìn)程實(shí)體：包括程序段、數(shù)據(jù)的和PCB2 .進(jìn)程的特征：動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性（按各自速度推進(jìn)）3 .進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：就緒、執(zhí)行、阻塞相互之間的轉(zhuǎn)換注意：執(zhí)行- （時(shí)間片完）- 就緒4 .進(jìn)程

3、的創(chuàng)建（狀態(tài)）：申請(qǐng)空白PCB- 分配資源 - 掛到就緒隊(duì)列進(jìn)程的終止（狀態(tài)）：保存記錄-PCB 返還系統(tǒng)5 .進(jìn)程的掛起（不再被調(diào)度不在內(nèi)存了、suspend 原語(yǔ)）活動(dòng)就緒- （掛起）-靜止就緒活動(dòng)阻塞- （掛起）-靜止阻塞執(zhí)行- （掛起）-靜止就緒進(jìn)程的激活（active 原語(yǔ)）靜止就緒 - （激活）- 活動(dòng)就緒靜止阻塞 - （激活）- 活動(dòng)阻塞中的信息：P41PCB組織方式：線性方式、鏈接方式、索引方式（三 ）內(nèi)核：常駐內(nèi)存OS 狀態(tài) :系統(tǒng)態(tài)（管態(tài)、內(nèi)核態(tài)）用戶態(tài)（目態(tài)）2 .父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程：3 種返回值進(jìn)程圖:描述進(jìn)程家族關(guān)系的一棵樹(shù)3 .進(jìn)程的創(chuàng)建（Creat 原語(yǔ)）引起進(jìn)程創(chuàng)

4、建的事件：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)（創(chuàng)建打印進(jìn)程）、應(yīng)用請(qǐng)求（用戶創(chuàng)建）創(chuàng)建過(guò)程：申請(qǐng)空白PCB- 分配資源（從系統(tǒng)或父進(jìn)程）- 初始化進(jìn)程控制塊（初始化內(nèi)容見(jiàn)P45） - 插入就緒隊(duì)列4 .進(jìn)程的終止引起進(jìn)程終止的事件：正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預(yù)終止過(guò)程：P465 .進(jìn)程的阻塞（block 原語(yǔ)）引起事件：請(qǐng)求共享資源失敗、等待某種操作的完成（I/O 操作） 、新數(shù)據(jù)未到達(dá)（合作進(jìn)程中）、等待新任務(wù)的到來(lái)（發(fā)送進(jìn)程，沒(méi)有信息可發(fā)送）阻塞過(guò)程：狀態(tài)：執(zhí)行變?yōu)樽枞?PCB 掛到阻塞隊(duì)列- 調(diào)度其他進(jìn)程6 .進(jìn)程的喚醒（wakeup 原語(yǔ)）喚醒過(guò)程：移除阻塞隊(duì)列- 掛到就緒隊(duì)列（四）1.進(jìn)程

5、的同步（ 1）同步:即某件事要等待另一件事完成才可以開(kāi)始2 2） 2 種相互制約關(guān)系：間接相互制約關(guān)系（進(jìn)程互斥訪問(wèn)資源）、直接相互制約關(guān)系（進(jìn)程合作）3 .臨界資源、臨界區(qū)（進(jìn)入?yún)^(qū)、退出區(qū)、剩余區(qū)）4 .同步機(jī)制遵循的規(guī)則:空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待（請(qǐng)求資源失敗應(yīng)釋放CPU）種信號(hào)量：互斥信號(hào)量（初值為1 ） 、資源信號(hào)量（初值可為n） 、同步信號(hào)量（初值為 0）P（ wait ）原語(yǔ)：減1 V（signal） 原語(yǔ)：加1（五）1 .進(jìn)程的互斥和同步稱為低級(jí)進(jìn)程通信，還有基于共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通信方式也是2 .進(jìn)程通信方式（ 1）直接通信方式（基于共享存儲(chǔ)區(qū)）申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū)- 將進(jìn)

6、程 A 發(fā)送區(qū)的內(nèi)容復(fù)制給緩沖區(qū)- 將緩沖區(qū)掛到進(jìn)程 B 的消息隊(duì)列- 進(jìn)程 B 將緩沖區(qū)復(fù)制到自己的接收區(qū)（ 2）管道通信方式（對(duì)管道的write 和 read ）管道是一個(gè)pipe 文件，作為一個(gè)中介（ 3）消息傳遞方式（封裝）：直接和間接（有中間實(shí)體：郵箱）（六）進(jìn)程和線程的區(qū)別重第三章1. 三大調(diào)度：高級(jí)調(diào)度（作業(yè)調(diào)度）：調(diào)度作業(yè)（外存- 內(nèi)存） ，只用于多道批處理系統(tǒng)低級(jí)調(diào)度（進(jìn)程調(diào)度）：調(diào)度進(jìn)程（就緒- 獲得 CPU）中級(jí)調(diào)度（內(nèi)存調(diào)度）：掛起（內(nèi)存- 外存- 重入內(nèi)存）利用率：CPU 有效工作時(shí)間/（CPU 有效工作時(shí)間+CPU 空閑等待時(shí)間）（二）1 .作業(yè)：包含程序和數(shù)據(jù)，還

7、有作業(yè)說(shuō)明書(shū)。批處理系統(tǒng)中，是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存的。2 .作業(yè)控制塊（JCB） :作業(yè)在系統(tǒng)中存在的標(biāo)志。包含：作業(yè)標(biāo)識(shí)、.P883 .作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)- “作業(yè)注冊(cè)”程序?yàn)槠浣⒆鳂I(yè)控制塊- 放到 作業(yè)后備隊(duì)列（外存）- 調(diào)度作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存4 .作業(yè)的4 種狀態(tài)： 提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài) （對(duì)應(yīng)的進(jìn)程有3 種狀態(tài)） 、完成狀態(tài)5 .作業(yè)調(diào)度的任務(wù)：（ 1）接納多少個(gè)作業(yè)：取決于多道程序度（ 2）接納哪些作業(yè)：取決于調(diào)度算法調(diào)度時(shí)機(jī)：內(nèi)存中的進(jìn)程數(shù)小于多道度6 .進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間（作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間）：完成時(shí)間-到達(dá)時(shí)間或 服務(wù)時(shí)間 + 等待時(shí)間平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：N 個(gè)的和除以N帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)

8、間：（服務(wù)時(shí)間+等待時(shí)間）/服務(wù)時(shí)間或 1+ 等待時(shí)間/服務(wù)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：N 個(gè)的和除以N7 .調(diào)度算法（4 種都可用于作業(yè)調(diào)度或進(jìn)程調(diào)度）（ 1）先來(lái)先服務(wù)（FCFS）只能非搶占式（ 2）短進(jìn)程優(yōu)先（SJF） ：有效降低作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間；對(duì)長(zhǎng)作業(yè)不利（ 3）優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法（PSA）4）高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（HRRN ） :優(yōu)先級(jí)隨等待時(shí)間延長(zhǎng)而增加優(yōu)先權(quán) =（服務(wù)時(shí)間+等待時(shí)間）/服務(wù)時(shí)間或 1+ 等待時(shí)間 /服務(wù)時(shí)間必須等某個(gè)進(jìn)程完成時(shí)，才重新計(jì)算優(yōu)先權(quán)，即運(yùn)行某進(jìn)程過(guò)程中有新進(jìn)程到達(dá)也不會(huì)重新調(diào)度后面 3 個(gè)對(duì)于作業(yè)只能非搶占式；對(duì)于進(jìn)程，可搶占式或非搶占式8 .題目未說(shuō)明時(shí)，

9、默認(rèn)是非搶占式。（三）1 .非搶占式：調(diào)度時(shí)機(jī)為（ 1 ）進(jìn)程運(yùn)行完畢（2） 進(jìn)程 I/O 請(qǐng)求 （ 3）執(zhí)行 Block原語(yǔ)搶占式：搶占原則（1 ）優(yōu)先權(quán)（2）短進(jìn)程優(yōu)先（3）時(shí)間片2 .調(diào)度算法（ 1）輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：基于時(shí)間片（ 2）優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法（ 3）多隊(duì)列調(diào)度算法：多個(gè)就緒隊(duì)列 ，不同隊(duì)列采用不同的調(diào)度算法（ 4）多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法：對(duì)于長(zhǎng)作業(yè)，往后時(shí)間片越長(zhǎng)，得到的處理時(shí)間越長(zhǎng)（ 5）最低松弛度優(yōu)先算法：松弛度= 必須完成時(shí)間-需要服務(wù)時(shí)間（四）1 .可重用性資源（打印機(jī)）：請(qǐng)求資源- 獲得資源- 釋放資源可消耗性資源（通信中的消息）：進(jìn)程運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和消耗的，不再返回可搶占

10、性資源（CPU、內(nèi)存）不可搶占性資源（打印機(jī)）：可能引起死鎖2 .引起死鎖的3 個(gè)原因：（ 1）競(jìng)爭(zhēng)不可搶占性資源（2 ）競(jìng)爭(zhēng)可消耗性資源（3）進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)（不安全區(qū) D）3 .產(chǎn)生死鎖的必要條件：（ 1）互斥條件（2 ）請(qǐng)求和保持條件（3 ）不可搶占條件（4 ）循環(huán)等待條件（產(chǎn)生回路）4 .處理死鎖的方法：（ 1）預(yù)防死鎖（2 ）避免死鎖（3）檢測(cè)死鎖（4）解除死鎖5.預(yù)防死鎖：破壞其中一個(gè)條件（ 1）互斥條件不能破壞還應(yīng)保持（2）破壞請(qǐng)求和保持條件：A.一次性申請(qǐng)所需全部資源B.申請(qǐng)部分資源，用完釋放，然后繼續(xù)申請(qǐng)（資源靜態(tài)分配）（ 3）破壞不可搶占條件：提出新的資源請(qǐng)求時(shí)，必須釋放自

11、己已保持的所有資 源（好像被搶占了）（ 4） 破壞循環(huán)等待條件：每個(gè)進(jìn)程按序號(hào)遞增的順序請(qǐng)求資源（資源有序分配）6 .避免死鎖：防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)（ 1）系統(tǒng)安全狀態(tài)：分配資源后，系統(tǒng)能按一安全序列 推進(jìn)（ 2）銀行家算法：二維數(shù)組A. 表示每個(gè)進(jìn)程對(duì)每個(gè)資源的最大需求量B.表示每個(gè)進(jìn)程對(duì)每個(gè)資源已分配到的C.表示每個(gè)進(jìn)程對(duì)每個(gè)資源還需要的一維數(shù)組A.表示每類資源的可分配數(shù)availableB.表示每個(gè)資源當(dāng)前可分配數(shù)（即加上某個(gè)進(jìn)程運(yùn) 行完，釋放后的資源數(shù)）workC.表示每個(gè)進(jìn)程能否獲得足夠資源而運(yùn)行finish算法思路：P112-1147 .檢測(cè)死鎖：（ 1）資源分配圖（ 2）死鎖定

12、理：S 為死鎖的充分條件:當(dāng)且僅當(dāng)S 狀態(tài)的資源分配圖是不可完全簡(jiǎn)化的8 .解除死鎖：（ 1）搶占資源（ 2）終止（撤銷）進(jìn)程方法：A.終止所有進(jìn)程B.逐個(gè)終止進(jìn)程：付出代價(jià)最小的死鎖解除算法 P117-118第四章 存儲(chǔ)器管理均稱為傳統(tǒng)存儲(chǔ)器管理方式，具有2 個(gè)特點(diǎn)：一次性和駐留性P153（一）1 .存儲(chǔ)系統(tǒng)至少3 級(jí)：最高層為CPU 寄存器，內(nèi)存，最底層為輔存。2 .可執(zhí)行存儲(chǔ)器：寄存器和內(nèi)存。3 .進(jìn)程訪問(wèn)可執(zhí)行存儲(chǔ)器：使用一條load 或 store 指令即可訪問(wèn)輔存：需通過(guò)I/O 設(shè)備4 .程序的裝入方式（ 1） 絕對(duì)裝入方式：?jiǎn)蔚拉h(huán)境程序的相對(duì)地址（邏輯地址）與內(nèi)存地址完全相同（

13、2） 靜態(tài)可重定位裝入方式：多道環(huán)境在裝入時(shí)對(duì)目標(biāo)程序中指令和數(shù)據(jù)地址進(jìn)行修改，以后不再改變。（ 3） 動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的裝入方式：程序運(yùn)行過(guò)程在內(nèi)存的位置經(jīng)常會(huì)改變裝入內(nèi)存，地址轉(zhuǎn)換推遲到程序運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行。A.工作原理：增設(shè)一個(gè) 重定位寄存器，存放程序在內(nèi)存中的起始地址- 真正訪問(wèn)內(nèi)存地址= 相對(duì)地址 + 寄存器中的地址- 程序移動(dòng)時(shí)，只需修改寄存器中的起始地址B.在“緊湊（拼接）”時(shí)，要用到（二）連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式1 .單一連續(xù)分配：?jiǎn)蔚拉h(huán)境內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)（多放在低址）和用戶區(qū)2 .固定分區(qū)分配：多道環(huán)境內(nèi)存劃分為若干個(gè)固定大小的區(qū)域，一個(gè)區(qū)域裝入一道作業(yè)（1） a.分區(qū)大小相等 b.分區(qū)大小

14、不等（ 2）地址映射：采用靜態(tài)重定位（ 3）缺點(diǎn)：造成大量的內(nèi)部碎片（ 4） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：分區(qū)使用表包括分區(qū)號(hào)、大小、起址、狀態(tài)。3.動(dòng)態(tài)分區(qū)分配（可變分區(qū)分配）：（1）分區(qū)分配：按需劃分分區(qū)回收：合并回收（2） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空閑分區(qū)表包括分區(qū)號(hào)、大小、起址、狀態(tài)（全都是未分配）空閑分區(qū)鏈雙向的（ 3）分配：P128 下面回收： P129 注意不同合并方式會(huì)對(duì)空閑分區(qū)表的修改不同（4）基于順序搜索的動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法A.首次適應(yīng)算法：每次分配從頭順序查找，找到大小可以滿足為止特點(diǎn)：優(yōu)先利用內(nèi)存地址空閑區(qū)，保留了高址的大空閑區(qū)缺點(diǎn)：低址不斷被劃分，產(chǎn)生許多碎片；查找效率低對(duì)固定分區(qū)：整體分配，易形成內(nèi)

15、碎片對(duì)可變分區(qū)：按需劃分，易形成外碎片B.循環(huán)首次適應(yīng)算法：循環(huán)的，從上次找到的位置往下查找特點(diǎn)：使內(nèi)存的空閑分區(qū)分布得更均勻缺點(diǎn)：缺乏大的空閑分區(qū)C.最佳適應(yīng)算法：所有空閑分區(qū)從小到大形成空閑分區(qū)鏈缺點(diǎn)：留下許多碎片對(duì)固定分區(qū)：內(nèi)碎片小對(duì)可變分區(qū)：易形成外碎片D.最壞適應(yīng)算法：所有空閑分區(qū)從大到小形成空閑分區(qū)鏈優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)生碎片的可能性最小；查找效率高對(duì)固定分區(qū)：內(nèi)碎片大對(duì)可變分區(qū)：剩余分區(qū)可再次利用（ 5）基于索引搜索的動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法A.快速適應(yīng)算法：相同容量的空閑分區(qū)形成一個(gè)空閑分區(qū)鏈設(shè)置索引表查找特點(diǎn)：不會(huì)對(duì)任何分區(qū)產(chǎn)生分割，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片優(yōu)點(diǎn)：查找效率高在分配分區(qū)時(shí)，以進(jìn)程為單位，

16、一個(gè)分區(qū)只屬于一個(gè)進(jìn)程，或多或少存在浪費(fèi)B.伙伴系統(tǒng)：原理、分配、回收、計(jì)算伙伴地址P132C.哈希算法：建立哈希函數(shù)，構(gòu)造哈希表4.動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配算法：與3（ 3）基本相同，差別僅在于增加了緊湊的功能（三）對(duì)換1 .對(duì)換：進(jìn)程或程序和數(shù)據(jù)：內(nèi)存 外存2 .對(duì)換的類型：（ 1）整體對(duì)換（進(jìn)程對(duì)換）：整個(gè)進(jìn)程為單位對(duì)換（ 2）頁(yè)面/分段對(duì)換（部分對(duì)換）：以進(jìn)程的一個(gè)頁(yè)面或分段為單位對(duì)換目的：支持虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)3 .磁盤空間分為文件區(qū)和對(duì)換區(qū)（對(duì)換空間）文件區(qū)：離散分配對(duì)換區(qū)：按需分配（分配算法上面4 種都可以）、合并回收4 .進(jìn)程的換進(jìn)換出的選擇標(biāo)準(zhǔn)P137換出：換到無(wú)阻塞進(jìn)程為止換入：第一個(gè)

17、換“就緒”且換出時(shí)間最久的進(jìn)程，繼續(xù)換到 無(wú)處于“就緒且換出”狀態(tài)的進(jìn)程為止（四）分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式：提高內(nèi)存利用率1 .程序分為若干固定大小的頁(yè)面，內(nèi)存同樣稱為物理塊（頁(yè)框）2 .頁(yè)面大小應(yīng)為2 的冪，通常為1KB-8KB3 .地址結(jié)構(gòu)：頁(yè)號(hào)P+頁(yè)內(nèi)地址W （一維的）若頁(yè)面的大小為L(zhǎng),則邏輯地址LA=P*L+W4 .每個(gè)進(jìn)程一張頁(yè)面映像表（頁(yè)表）：存放在內(nèi)存里，實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射頁(yè)表大小 = 表項(xiàng)數(shù) *表項(xiàng)大小P1395 .地址變換機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換6 .頁(yè)表寄存器：存放頁(yè)表始址+頁(yè)表長(zhǎng)度進(jìn)程未執(zhí)行時(shí)，頁(yè)表始址+ 頁(yè)表長(zhǎng)度放在本進(jìn)程 PCB 中 - 執(zhí)行時(shí)，裝入頁(yè)

18、表寄存器7 .查找過(guò)程（2 次訪問(wèn)內(nèi)存）：頁(yè)表寄存器- 頁(yè)表（內(nèi)存里）- 得到內(nèi)存物理地址，到內(nèi)存取指令8 .具有快表（聯(lián)想寄存器）：先查快表看能否命中，未能命中則查完頁(yè)表后還要修改快表9 .查快表t1,查頁(yè)表和取指令 若同時(shí)查塊表和頁(yè)表：命中：t1+t2未命中：t2+t1（ 修改快表）+t2若命中率為h, 可得有效訪問(wèn)內(nèi)存的時(shí)間:h*t1+（1-h）*（t2+t1）+t2（五）分段存儲(chǔ)管理方式：滿足用戶編程和使用的要求1 .作業(yè)分為若干個(gè)大小不同的段2 .一個(gè)作業(yè)最多64K 個(gè)段，每個(gè)段最大長(zhǎng)度為64KB3 .地址結(jié)構(gòu)：段號(hào)+ 段內(nèi)地址（二維的）段號(hào)太大，段表中找不到則表示越界 ； 段內(nèi)地址

19、太大，超過(guò)段表中目的段的大小，則表示段內(nèi)越界 。4 .每個(gè)進(jìn)程一張段映射表（段表）：存放在內(nèi)存里，每個(gè)表項(xiàng)包含一個(gè)段的起始地址（基址）+ 該段的長(zhǎng)度5 .地址變換機(jī)構(gòu)：段表寄存器，存放段表始址+段表長(zhǎng)度6 .查找過(guò)程（2 次訪問(wèn)內(nèi)存）：段表寄存器- 段表（內(nèi)存里）- 得到內(nèi)存物理地址，到內(nèi)存取指令7 .具有聯(lián)想寄存器的：與分頁(yè)式相同8 .分頁(yè)與分段的區(qū)別：P148（重）（六）段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式1 .程序分成若干段，每個(gè)段再分成若干頁(yè)2 .地址結(jié)構(gòu)：段號(hào)+ 段內(nèi)頁(yè)號(hào) +頁(yè)內(nèi)地址（二維的）3 .需要段表寄存器、段表、頁(yè)表：每個(gè)進(jìn)程一張段表，段表包含頁(yè)表始址+ 頁(yè)表大小4 .查找過(guò)程（3 次訪問(wèn)內(nèi)存

20、）：段表寄存器- 找段表（內(nèi)存里），得到該段對(duì)應(yīng)的頁(yè)表起始地址- 找頁(yè)表（內(nèi)存里），得到該頁(yè)的物里塊號(hào)- 形成物理地址，到內(nèi)存取指令5 .具有聯(lián)想寄存器的：與分頁(yè)式相同第五章 虛擬儲(chǔ)存器原理：局部性原理（時(shí)間局部性、空間局部性）（一）概述1 .虛擬儲(chǔ)存器：具有請(qǐng)求調(diào)入 功能和 置換 功能，從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量擴(kuò)充2 .特征：多次性、對(duì)換性、虛擬性3 .實(shí)現(xiàn)虛擬儲(chǔ)存器的基礎(chǔ)：離散存放、多次裝入（二）請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式1 .頁(yè)表增加4 個(gè)字段：狀態(tài)位（該頁(yè)是否已調(diào)入內(nèi)存）、訪問(wèn)位（訪問(wèn)次數(shù)或多久未訪問(wèn)）、修改位（有被修改的置換時(shí)要寫回外存）、 外存地址2 .缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)：指令執(zhí)行期間，發(fā)現(xiàn)要訪問(wèn)的

21、指令或數(shù)據(jù)不在內(nèi)存，馬上發(fā)出中斷這種屬于陷進(jìn)（軟中斷），之前打印機(jī)那些是硬中斷3 .地址變換過(guò)程P158（重）注意最后必有“修改訪問(wèn)位和修改位”這一步驟4 .最小物理塊數(shù)：進(jìn)程能正常運(yùn)行的最小物理塊數(shù)5 .內(nèi)存分配策略：（ 1）固定分配局部置換固定分配：為每個(gè)進(jìn)程分配固定數(shù)目的物理塊，不再改變局部置換：只能從分配給該進(jìn)程的頁(yè)面中選一頁(yè)換出（ 2）可變分配全局置換（ 3）可變分配局部置換一進(jìn)程運(yùn)行時(shí)缺頁(yè)率很低，可以減少分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)6.物理塊分配算法（ 1）平均分配算法：平均分配給各個(gè)進(jìn)程（ 2）按比例分配算法：按進(jìn)程大小3）考慮優(yōu)先級(jí)的分配算法 7.頁(yè)面調(diào)入策略（ 1）何時(shí)調(diào)入A.預(yù)調(diào)

22、頁(yè)策略：將預(yù)計(jì)不久后會(huì)被訪問(wèn)的頁(yè)面預(yù)先調(diào)入內(nèi)存，可用于首次 調(diào)入時(shí)B.請(qǐng)求調(diào)頁(yè)策略：缺頁(yè)請(qǐng)求時(shí)再調(diào)入，一次只調(diào)入一頁(yè)（ 2）何處調(diào)入U(xiǎn)NIX 方式：從未運(yùn)行過(guò)的，從文件區(qū)調(diào)入置換在對(duì)換區(qū)的，從對(duì)換區(qū)調(diào)入8.缺頁(yè)率：訪問(wèn)頁(yè)面失敗的次數(shù) F/訪問(wèn)頁(yè)面總次數(shù)A（三）頁(yè)面置換算法1 .最佳置換算法（無(wú)法實(shí)現(xiàn)的）：換出未來(lái)最遲被訪問(wèn)的頁(yè)面2 .先進(jìn)先出置換算法：可能產(chǎn)生Belady 異常 ，即分配的頁(yè)面數(shù)越多，缺頁(yè)率反而越多原因：先進(jìn)的一般都是經(jīng)常被訪問(wèn)的3 .最近最久未使用置換算法（LRU） :需要移位寄存器或棧兩個(gè)硬件之一的支持移位寄存器：每個(gè)在內(nèi)存的頁(yè)面配置一個(gè)R=Rn-1Rn-2.R1R0進(jìn)程訪

23、問(wèn)某物理塊時(shí)，將相應(yīng)的寄存器的Rn-1 位置 1 。每隔一段時(shí)間寄存器右移一位。最小數(shù)值那個(gè)就是最近最久未使用的頁(yè)面。棧：棧頂總是最近訪問(wèn)的頁(yè)面號(hào)（命中時(shí)調(diào)到棧頂），棧低總是最久的（置換時(shí)從棧底淘汰）4 .最少使用置換算法（LFU） :即看訪問(wèn)次數(shù)最少的采用移位寄存器方式：每次訪問(wèn)某頁(yè)，將該寄存器最高位置1 ，每隔一段時(shí)間右移一位。最小數(shù)值那個(gè)就是最少使用的頁(yè)面。5 .簡(jiǎn)單的Clock 置換算法（最近未用算法NRL） ：每頁(yè)設(shè)置訪問(wèn)位（A）,將內(nèi)存中所有頁(yè)面構(gòu)成循環(huán)隊(duì)列。某頁(yè)被訪問(wèn)時(shí)，訪問(wèn)位置1置換時(shí)，若訪問(wèn)位為0 則換出，為1 則改為 0改進(jìn)的Clock置換算法：多了修改位（W）,修改為為1

24、表示修改過(guò)第一步： 優(yōu)先置換“A=0 ， W=0 ”的頁(yè)面 ，不改變?cè)L問(wèn)位A第二步：找“A=0 ， W=1 ”的頁(yè)面，同時(shí)將 A=1 的改為 A=0第三步：重復(fù)第一步6 .頁(yè)面緩沖算法（PBA） ：（ 1）影響頁(yè)面換進(jìn)換出效率的因素A.頁(yè)面置換算法 B.寫回磁盤的頻率C.讀入內(nèi)存的頻率（ 2）算法原理:A.空閑頁(yè)面鏈表：用于分配給頻繁缺頁(yè)的進(jìn)程、一個(gè)未被修改的頁(yè)面（有數(shù)據(jù)）要換出時(shí)，不換出，接到該鏈末尾B.修改頁(yè)面鏈表：一個(gè) 已修改的頁(yè)面要換出時(shí)，不換出，接到該鏈末尾， 方便集中寫回磁盤（四）抖動(dòng)與工作集1 .工作集：某段時(shí)間內(nèi)，進(jìn)程實(shí)際所要訪問(wèn)頁(yè)面的集合不同時(shí)間的工作集大小不同，所含的頁(yè)面數(shù)

25、也不同P1712 .抖動(dòng)（ 1）產(chǎn)生原因：進(jìn)程太多，缺頁(yè)頻繁，CPU 效率急劇下降（進(jìn)程處于“抖動(dòng)”狀態(tài)）（ 2）產(chǎn)生前提：采取可變分配+ 全局置換（3）預(yù)防方法：A.采取局部置換策略B.把工作集算法融入到處理機(jī)調(diào)度中調(diào)入作業(yè)之前，檢查每個(gè)進(jìn)程在內(nèi)存的駐留頁(yè)面是否足夠多。C.利用“L=S”準(zhǔn)則調(diào)節(jié)缺頁(yè)率P172D.選擇暫停的進(jìn)程：掛起若干進(jìn)程第六章（一） I/O 系統(tǒng)O 系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：從下往上：硬件- 中斷處理程序- 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序- 設(shè)備獨(dú)立性軟件- 用戶層軟件O 系統(tǒng)的上、下接口：I/O 系統(tǒng)接口、軟件/硬件接口（下面就是硬件部分了）O 系統(tǒng)的分層：從下往上：中斷處理程序- 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序-

26、 設(shè)備獨(dú)立性軟件O 系統(tǒng)接口：有3 種（ 1）塊設(shè)備接口A.塊設(shè)備：以數(shù)據(jù)塊為單位（磁盤）特點(diǎn)：傳輸速率高；可尋址；磁盤設(shè) 備的 I/O 常采用 DMA 方式B.塊設(shè)備接口特征：隱藏了磁盤的二維結(jié)構(gòu)（磁道號(hào) +扇區(qū)）；將抽象的命 令映射為底層操作（ 2）流設(shè)備接口A.流設(shè)備：以字符為單位（鍵盤、打印機(jī)）特點(diǎn)：傳輸速率低；不可尋址； 流設(shè)備的I/O 常采用中斷驅(qū)動(dòng)方式B.程序用get和put操作，只能順序存取C.大多數(shù)流設(shè)備屬于獨(dú)占設(shè)備（互斥方式），要提供打開(kāi)/關(guān)閉操作。（ 3）網(wǎng)絡(luò)通信接口（二）硬件部分O 設(shè)備的類型：存儲(chǔ)設(shè)備和I/O 設(shè)備、低速設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)）和中速設(shè)備（打印機(jī)）和高速設(shè)備

27、（磁盤、光盤）2.設(shè)備控制器（控制一個(gè)或多個(gè)I/O 設(shè)備）（ 1）三部分組成：A.設(shè)備控制器與CPU的接口（并行）：數(shù)據(jù)總線-DR: 內(nèi)存 設(shè)備-C/S: 狀態(tài)：設(shè)備-CPU啟動(dòng)：CPU- 設(shè)備地址總線：設(shè)備名- 譯碼電路（I/O 邏輯）- 接口控制總線：操作碼- 譯碼電路-CRB.設(shè)備控制器與設(shè)備的接口（用行）：數(shù)據(jù)線：設(shè)備DR狀態(tài)線：設(shè)備-C/S控制線：C/S- 設(shè)備C.譯碼電路（I/O邏輯）：實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制上面 2 個(gè)譯碼功能+ 并行 - （分解）- 設(shè)備控制器地址 （即要選哪個(gè)設(shè)備）- 地址線 - 設(shè)備控制器-I/O 邏輯進(jìn)行譯碼-選中設(shè)備（ 3）設(shè)備-DR: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；DR- 內(nèi)存

28、：數(shù)據(jù)傳送（ 4）設(shè)備控制器的功能：A.接收和識(shí)別命令B.數(shù)據(jù)交換C.標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)D.地址識(shí)別（設(shè)備控制器可連接多個(gè)設(shè)備、具里面也有很大寄存器，都需要地址）E數(shù)據(jù)緩沖區(qū)F差錯(cuò)控制O 通道（特殊處理機(jī)）（ 1） 在 CPU 與設(shè)備控制器之間目的：建立獨(dú)立的I/O 操作（ 2）過(guò)程： CPU 發(fā) I/O 指令- 通道- 內(nèi)存中取對(duì)應(yīng)的通道程序并執(zhí)行- 完成后，向CPU 發(fā)中斷信號(hào)（ 3）通道與CPU 共享內(nèi)存（其通道程序放在內(nèi)存）（ 4）通道的類型：A.字節(jié)多路通道：每個(gè)字通道連接一個(gè)設(shè)備，按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)共享主通道適合低速設(shè)備B.數(shù)組選擇通道：每次只允許一個(gè)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)C.數(shù)組多路通道（三）

29、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序1 .設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能：A.將命令中的抽象要求轉(zhuǎn)換為與設(shè)備相關(guān)的底層操作B.檢查I/O請(qǐng)求的合法性，設(shè)置設(shè)備的工作方式C.啟動(dòng)I/O設(shè)備D.及時(shí)響應(yīng)設(shè)備控制器發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序2 .設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)：A.用匯編語(yǔ)言編寫B(tài).允許可重入3 .設(shè)備處理方式：A.每類設(shè)備一個(gè)進(jìn)程來(lái)控制B.整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)進(jìn)程或一個(gè)輸入一個(gè)輸出共2個(gè)進(jìn)程C.不設(shè)置進(jìn)程（常用）4.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過(guò)程：將抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求- 對(duì)服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行校驗(yàn) - 檢查設(shè)備的狀態(tài)- 傳送必要的參數(shù)- 啟動(dòng)I/O 設(shè)備啟動(dòng)后， 驅(qū)動(dòng)程序把控制返回給I/O 系統(tǒng)， 自己阻塞起來(lái)，直到中斷到來(lái)被喚醒I/O 操作是在設(shè)備控制器的控制下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)處理機(jī)與I/O 設(shè)備的并行操作5.對(duì) I/O 設(shè)備的控制方式（ 1）輪詢的可編程I/O 方式：數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，CPU 一直查詢CPU 與設(shè)備、設(shè)備之間只能串行工作（ 2）中斷的可編程I/O 方式（以 字節(jié)為單位傳送數(shù)據(jù)）：數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，CPU 干別的事，傳送好控制器通過(guò)控制線發(fā)中斷給CPU， CPU 取走數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存能并行工作（ 3）直接儲(chǔ)存器訪問(wèn)方式（DMA 方式） ：A.以數(shù)據(jù)塊為單位、直接從設(shè)備到內(nèi)存、在控制器的控制下不用經(jīng)過(guò) CPU控制器：三部分組成：DMA 控制器與主機(jī)的接口、與設(shè)備的接口、I/O 控制邏輯含有4個(gè)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器 D