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文檔簡(jiǎn)介
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
?第一章操作系統(tǒng)引論
?第二章作業(yè)界面管理
?第三章文件管理
?第四章存儲(chǔ)管理
?第五章設(shè)備管理
?第六章進(jìn)程及處理機(jī)管理
?第七章操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)
第四章存儲(chǔ)管理
?第一節(jié)概述
?第二節(jié)分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
?第三節(jié)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
?第四節(jié)段式存儲(chǔ)管理
?第五節(jié)段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
?邏輯地址與物理地址
?重定位(ReIocation):將邏輯地址轉(zhuǎn)換
為物理地址
?虛存及其特點(diǎn)
?存儲(chǔ)管理的目的及功能
邏輯地址與物理地址
在具有地址變換機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中,
允許程序中編排的地址和信息實(shí)際存放
在內(nèi)存中的地址有所不同。前者叫邏輯
(相對(duì))地址,后者叫物理(絕對(duì))地
址。
虛擬存儲(chǔ)管理
虛存是由操作系統(tǒng)調(diào)度,采用內(nèi)
外存的交換技術(shù),各道程序在必需
使用時(shí)調(diào)入內(nèi)存,不用的調(diào)出內(nèi)存,
這樣好象內(nèi)存容量不受限制。
虛存的特點(diǎn)
?虛存容量不是無限的,極端情況受內(nèi)存
和外存可利用的總?cè)萘肯拗?/p>
?虛存容量還受計(jì)算機(jī)總線地址結(jié)構(gòu)限制
?速度和容量的“時(shí)空”矛盾,虛存量的
“擴(kuò)大”是以犧牲CPU工作時(shí)間以及內(nèi)外
存交換時(shí)間為代價(jià)的
存儲(chǔ)管理的目的及功能(1)
?目的:方便用戶,使用戶減少甚至擺脫對(duì)存儲(chǔ)
器使用的管理;提高內(nèi)存資源的利用率,關(guān)鍵
是實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享
?功能:
-內(nèi)存的擴(kuò)充技術(shù):使用虛存或自動(dòng)復(fù)
蓋技7tt提供比實(shí)際內(nèi)存更大的空間
存儲(chǔ)管理的目的及功能(2)
?功能:
-內(nèi)存保護(hù)技術(shù):各道作業(yè)只在自巳所
屬區(qū)域中運(yùn)行,不破壞別的作業(yè)以及
不被破壞
-內(nèi)存區(qū)域的分配和管理:通過建表、
查表、改表和回收登錄內(nèi)存使用情況,
系統(tǒng)或用戶申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)按選定分配算
法確定分區(qū)等★★
第四章存儲(chǔ)管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
第三節(jié)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
第四節(jié)段式存儲(chǔ)管理
第五節(jié)段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
?內(nèi)存“擴(kuò)充”技術(shù)
El\
分配算法按分區(qū)不同
?固定分區(qū)分配
(Fixed-SizePartition)
?可變式動(dòng)態(tài)分區(qū)分配
(Variable-Size/DynamicPartition)
?可重定位分區(qū)分配
(RelocatablePartition)
?多重分區(qū)分配
(MultiplePartition)
內(nèi)存“擴(kuò)充”技術(shù)
?交換(swap):由操作系統(tǒng)做,
用戶不知道。
?復(fù)蓋(overlay):由用戶控制,
操作系統(tǒng)提供覆蓋機(jī)制。
內(nèi)存保護(hù)技術(shù)
保護(hù)系統(tǒng)工作區(qū)和用戶作業(yè)區(qū),
特別是如何防止系統(tǒng)區(qū)被破壞O
-存儲(chǔ)保護(hù)鍵
-界限寄存器
第四章存儲(chǔ)管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
第三節(jié)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
第四節(jié)段式存儲(chǔ)管理
第五節(jié)段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
?實(shí)現(xiàn)原理
?頁(yè)表設(shè)計(jì)
?頁(yè)面淘汰算法
?頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)
頁(yè)式存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)原理
?基于程序在運(yùn)行時(shí)不需要一
開始都裝入內(nèi)存,更不應(yīng)該
把最近較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不用
的程序裝入內(nèi)存。
頁(yè)表設(shè)計(jì)
?頁(yè)表內(nèi)容舉例
淘汰位/修改位/保護(hù)位/中斷
位/引用位/缺用位等
?快表:因頁(yè)面較多,頁(yè)表在內(nèi)存,
取一次數(shù)要訪問內(nèi)存兩次。
「/
頁(yè)面淘汰算法(1)
?先進(jìn)先出算法(FIFO)
(FirstInputFirstOutput),又稱輪轉(zhuǎn)法
(RR)
?循環(huán)檢測(cè)法
?最近最少使用頁(yè)面先淘汰(LRU)
(LeastRecentlyUsed)
?最不經(jīng)常使用的頁(yè)面先淘汰(LFU)
(LeastFrequentUsed)「/
頁(yè)面淘汰算法(2)
?最近沒有使用頁(yè)面先淘汰(NUR)
?最優(yōu)淘汰算法(OPT)
(OptimalReplacementAlgorithm)
?隨機(jī)數(shù)淘汰頁(yè)面算法
(RandomReplacementAlgorithm)
頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)
?虛存量大,適合多道程序運(yùn)行,用
戶不必?fù)?dān)心內(nèi)存不夠的調(diào)度操作
?內(nèi)存利用率高,不常用的頁(yè)面盡量
不留在內(nèi)存
?不要求作業(yè)連續(xù)存放,有效地解決
了“碎片”問題。與分區(qū)式比,不
需移動(dòng)作業(yè);與多重分區(qū)比,無零W
星碎片產(chǎn)生?/
頁(yè)式存儲(chǔ)管理的缺點(diǎn)
?要處理頁(yè)面中斷、缺頁(yè)中斷處理
等,系統(tǒng)開銷較大
?有可能產(chǎn)生“抖動(dòng)”
?地址變換機(jī)構(gòu)復(fù)雜,為提高速度
采用硬件實(shí)現(xiàn),增加了機(jī)器成本
★★
——*
第四章存儲(chǔ)管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
第三節(jié)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
第四節(jié)段式存儲(chǔ)管理
第五節(jié)段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
段式存儲(chǔ)管理
?段?頁(yè)式彳子I諸管1埋的對(duì)比表
?段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)越性:段的共享與動(dòng)態(tài)
分配,一般由硬件設(shè)備的多種支持,特
別是近代的優(yōu)化編譯巳進(jìn)入CPU內(nèi)部設(shè)
計(jì)。段共享的先決條件是程序段可重入,
即前面一段沒有退出前,在不影響工作
前提下,后面一段又可重新裝入。而可
重入程序的特點(diǎn)是執(zhí)行程序中指令不變
稱純代碼(純碼),而工作區(qū)和數(shù)據(jù)因由“
調(diào)用者自帶。上I
第四章存儲(chǔ)管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)分區(qū)分配存儲(chǔ)管理
第三節(jié)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理
第四節(jié)段式存儲(chǔ)管理
第五節(jié)段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
段,頁(yè)式存儲(chǔ)管理的對(duì)比表
段式頁(yè)式
由用戶設(shè)計(jì),有邏輯意義分頁(yè)用戶不可見,由OS劃分
段面是信息的邏輯單位頁(yè)面是信息的物理單位
便于段的共享和動(dòng)態(tài)鏈接頁(yè)一般不能共享
段長(zhǎng)不等,可動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)頁(yè)面大小相同,不能增長(zhǎng)
段具有二維地址空間頁(yè)具有一維地址空間
管理形式相似,但概念不同
段頁(yè)式存儲(chǔ)管理特點(diǎn)
?每一段分若干頁(yè),再按頁(yè)式管理,
頁(yè)間不要求連續(xù);
?用分段方法分配管理作業(yè),用分頁(yè)
方法分配管理內(nèi)存;
?兼有段式和頁(yè)式管理的優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)復(fù)
雜和開銷增大,一般在大型機(jī)器上
才使用★.*
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
第一章操作系統(tǒng)引論
第二章作業(yè)界面管理
第三章文件管理
第四章存儲(chǔ)管理
第五章設(shè)備管理
第六章進(jìn)程及處理機(jī)管理
第七章操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)
第五章設(shè)備管理
[概述
[外部設(shè)備的安裝
[I/O設(shè)備分配算法
?設(shè)備管理的任務(wù)與功能
?發(fā)展歷史
?外部設(shè)備分類
?設(shè)備I/O方式
設(shè)備管理的任務(wù)
?按用戶需求提出的要求接入外部設(shè)
備,系統(tǒng)按一定算法分配和管理控
制,而用戶不必關(guān)心設(shè)備的實(shí)際地
址和控制指令.
?盡量提高輸入輸出設(shè)備的利用率,
例如,發(fā)揮主機(jī)與外設(shè)以及外設(shè)與
外設(shè)之間的真正并行工作能力.★”
設(shè)備管理的功能
?分配設(shè)備
?控制和實(shí)現(xiàn)真正的輸入輸出操作
?對(duì)輸入輸出緩沖區(qū)進(jìn)行管理
?在一些較大系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備
技術(shù)
發(fā)展歷史
?第一代用鍵盤和打印機(jī)
?第二代用鼠標(biāo)和調(diào)制解調(diào)器
(俗稱“貓”)
?第三代用手寫筆和掃描儀等
外部設(shè)備分類
■按系統(tǒng)和用戶分:系統(tǒng)、用戶
?按輸入輸出傳送方式分(UNIX或Linux操
作系統(tǒng)):字符型設(shè)備、塊設(shè)備
?按資源特點(diǎn)分:獨(dú)享設(shè)備、共享設(shè)備、
虛擬設(shè)備
?按設(shè)備硬件物理特性分:順序存取設(shè)備、
直接存取設(shè)備
?按設(shè)備使用分:物理設(shè)備、邏輯設(shè)副;*
偽設(shè)備
設(shè)備I/O方式⑴
?詢問(Query):實(shí)時(shí)系統(tǒng)中必需采用,
在一般簡(jiǎn)單系統(tǒng)中也廣泛采用,但系統(tǒng)
開銷較大,每次進(jìn)行輸入輸出工作,都
需要由主機(jī)CPU干預(yù);
?通道(Channel):有硬通道和軟通道
之分,硬通道,例如,典型的DMA
(DirectMemoryAccess)工作方式;
軟通道是軟件設(shè)計(jì)中使用的各種“標(biāo)*
識(shí)”、“緩沖”等;
設(shè)備I/O方式(2)
?中斷(interrupt):有硬中斷和軟
中斷之分,中斷按級(jí)別分類排隊(duì)工
作;可按字符、字、塊的傳遞產(chǎn)生
中斷;實(shí)時(shí)控制常用實(shí)時(shí)鐘中斷,
起自動(dòng)控制作用;中斷工作主要由
中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)處
理組成?!毖?,的產(chǎn)生使管理?
作更能“自動(dòng)化”.
第五章設(shè)備管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)外部設(shè)備的安裝
第三節(jié)I/O設(shè)備分配算法
第四節(jié)設(shè)備管理技術(shù)
第五節(jié)設(shè)備處理程序編制內(nèi)容
「/
外部設(shè)備的安裝
?系統(tǒng)配置
?用戶外接設(shè)備(操作系統(tǒng)的重新生成)
?用戶外接設(shè)備(系統(tǒng)硬件接口和軟件的
充分利用)
?外部設(shè)備的即插即用
?設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編制
?CPU與外部信息的交換
第五章設(shè)備管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)外部設(shè)備的安裝
第三節(jié)I/O設(shè)備分配算法
第四節(jié)設(shè)備管理技術(shù)
第五節(jié)設(shè)備處理程序編制內(nèi)容
「/
I/O設(shè)備分配算法
?先來先服務(wù)(FCFS,FirstCome
FirstService):每一設(shè)備有一隊(duì)列
管理
?按優(yōu)先級(jí)(Priority):一般是系統(tǒng)高
于用戶,超級(jí)用戶(系統(tǒng)管理員)
高于一般用戶。例如,RTOS操作系
統(tǒng)中,系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)高于用戶。UNIX
操作系統(tǒng)中超級(jí)用戶優(yōu)先級(jí)高于
■慟戶十
第五章設(shè)備管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)外部設(shè)備的安裝
第三節(jié)I/O設(shè)備分配算法
第四節(jié)設(shè)備管理技術(shù)
第五節(jié)設(shè)備處理程序編制內(nèi)容
「/
設(shè)備管理技術(shù)
?磁盤管理技術(shù)
?W4i£2&
?虛擬設(shè)備的技術(shù)
I/O設(shè)置緩存理由
?解決信息的到達(dá)率和離去率不一致的矛盾
?緩存起中轉(zhuǎn)站的作用
?使得一次輸入的信息能多次使用
?在通道或控制器內(nèi)設(shè)置局部寄存器作為緩
沖存儲(chǔ)器,可暫存I/O信息,以減少中斷
CPU的次數(shù)。這種情形可進(jìn)一步推廣,使
得一次讀入的信息可多次重復(fù)使用
虛擬設(shè)備的技術(shù)(SPOOLing)
?SPOOLing,全名是Simultaneous
PeripheralOperationsOn-Line,
即外圍設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作,它是關(guān)
于慢速字符設(shè)備如何與計(jì)算機(jī)主機(jī)
交換信息的一種技術(shù),通常也叫做
“假脫機(jī)技術(shù)”。是一種預(yù)輸入、
緩輸出和轉(zhuǎn)儲(chǔ)的管理技術(shù).
SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)
?提高了I/O速度
?將獨(dú)享設(shè)備改造為共享設(shè)備(典
型例子是打印機(jī)的“共享”)
?實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能
第五章設(shè)備管理
第一節(jié)概述
第二節(jié)外部設(shè)備的安裝
第三節(jié)I/O設(shè)備分配算法
第四節(jié)設(shè)備管理技術(shù)
第五節(jié)設(shè)備處理程序編制內(nèi)容
「/
設(shè)備處理程序編制內(nèi)容
?設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包含五部分
?設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能
?設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)
?設(shè)備處理方式
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包含五部分
?設(shè)備標(biāo)題(Deviceheader)
?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和局部過程(Data
Storage&LocalProcedure)
?策略過程(StrategyProcedure)
?中斷過程(InterruptProcedure)
?命令處理子程序
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