操作系統(tǒng)期末總復(fù)習(xí)

第2章操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境■數(shù)據(jù)處理類指令：

OS的運(yùn)行環(huán)境包括硬件環(huán)境和其他系統(tǒng)軟件組成的軟件環(huán)境，這些環(huán)境既是OS管理用于執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。

的對(duì)象，又是OS的支持者和協(xié)作者?！鯥/O類指令

主要內(nèi)容用于啟動(dòng)外圍設(shè)備，讓主存和設(shè)備交換數(shù)據(jù)。

■硬件環(huán)境：■寄存器數(shù)據(jù)交換類指令：

■CPU用于在處理器的寄存器和存儲(chǔ)器之間交換數(shù)據(jù)。

■主存儲(chǔ)器■控制類指令：

■緩沖如轉(zhuǎn)移，用于改變執(zhí)行指令序列。

■中斷■處理器控制指令：

■時(shí)鐘及時(shí)鐘隊(duì)列修改處理器狀態(tài)，改變處理器工作方式。

■軟件支持：

■重定位■在單道程序系統(tǒng)中，用戶程序可以直接使用CPU指令啟動(dòng)I/O設(shè)備，進(jìn)行I/O操作。

一概述■問題是：在多道程序系統(tǒng)中，這種模式可不可行？

■操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境組成

■中央處理器（CPU）

■存儲(chǔ)系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了一系列基本機(jī)制：

■中斷機(jī)制■具有特權(quán)級(jí)別的處理器狀態(tài)，能在不同特權(quán)級(jí)運(yùn)行的各種特權(quán)指令。

■時(shí)鐘以及時(shí)鐘隊(duì)列■硬件機(jī)制使得OS可以和普通程序隔離，實(shí)現(xiàn)保護(hù)和控制

■任何系統(tǒng)軟件都是硬件功能的延伸，操作系統(tǒng)直接依賴于硬件條件；

■OS的硬件環(huán)境以較分散的形式同各種管理相結(jié)合；2、特權(quán)指令和非特權(quán)指令

■實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)時(shí)必須理解計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)管理的重要資源；■特權(quán)指令：只能由操作系統(tǒng)使用的指令。如：

二、中央處理器（CPU）■啟動(dòng)某設(shè)備；

單機(jī)與多處理器系統(tǒng)■設(shè)置時(shí)鐘；

■如果一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只有一個(gè)處理器，稱之為單機(jī)系統(tǒng)；■允許和禁止中斷；

■如果有多個(gè)處理器稱之為多處理器系統(tǒng)。■清內(nèi)存；

■在進(jìn)程之間切換處理機(jī)；

指令系統(tǒng)■建立存儲(chǔ)保護(hù)；

■早期的微處理器，指令系統(tǒng)的功能相對(duì)來說比較弱?！龃嫒∮糜趦?nèi)存保護(hù)的寄存器；

■當(dāng)代的微處理器，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。■執(zhí)行輸入輸出操作；

1、CPU的構(gòu)成與基本工作方式■停止一個(gè)CPU的工作。

■處理器由運(yùn)算器、控制器、一系列的寄存器以及高速緩存構(gòu)成：

■運(yùn)算器：實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)計(jì)算的核心。

■控制器：負(fù)責(zé)控制程序運(yùn)行的流程，包括取指令、維護(hù)CPU狀態(tài)、CPU與內(nèi)■使用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)必須要區(qū)分為特權(quán)指令和非特權(quán)指令。

存的交互等等?！鎏貦?quán)指令一般引起處理器狀態(tài)的切換：

■處理器通過特殊的機(jī)制將處理器狀態(tài)切換到操作系統(tǒng)運(yùn)行的特權(quán)狀態(tài)（管態(tài)）

■寄存器：是指令在CPU內(nèi)部作處理的過程中暫存數(shù)據(jù)、地址以及指令信息的存■然后將處理權(quán)移交給操作系統(tǒng)中的一段特殊代碼，這一個(gè)過程稱為陷入

儲(chǔ)設(shè)備，在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中它具有最快的訪問速度。?CPU如何知道當(dāng)前運(yùn)行的是操作系統(tǒng)還是一般應(yīng)用軟件？有賴于處理器狀態(tài)的標(biāo)識(shí)。

■高速緩存：處于CPU和物理內(nèi)存之間，3、處理器的狀態(tài)

■--般由控制器中的內(nèi)存管理單元（MMU：MemoryManagement■根據(jù)運(yùn)行程序?qū)Y源和機(jī)器指令的使用權(quán)限將處理器設(shè)置為不同狀態(tài)。

Unit）管理；

■訪問速度快于內(nèi)存，低于寄存器?！龆鄶?shù)系統(tǒng)將處理器工作狀態(tài)劃分為管態(tài)和目態(tài)：

■通過高速緩存可以使CPU的高速指令處理和低速內(nèi)存訪問得以匹配，■管態(tài)：操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，較高的特權(quán)級(jí)別，又稱為特權(quán)態(tài)（特態(tài)）、

從而提高CPU的效率。系統(tǒng)態(tài)。

指令系統(tǒng)■目態(tài)：用戶程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，較低的特權(quán)級(jí)別，又稱為普通態(tài)（普態(tài)）、用

■每臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)器指令的集合稱指令系統(tǒng)，它反映了一臺(tái)機(jī)器的功能和處理能力，可以戶態(tài)。

分為以下五類：

有些系統(tǒng)將處理器狀態(tài)劃分核心狀態(tài)，管理狀態(tài)和用戶程序狀態(tài)（目標(biāo)狀態(tài)）三種讀寫型的存儲(chǔ)器

管態(tài)和目態(tài)的差別■可把數(shù)據(jù)存入其中任一地址單元，并可在以后的任何時(shí)候把數(shù)據(jù)讀出，或者重新存入

■處理器處于管態(tài)時(shí)：新的數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)器

■可以執(zhí)行全部指令（包括特權(quán)指令）■常被稱為隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（RAM：RandomAccessMemory）

■可使用所有資源■RAM主要用作存放隨機(jī)存取的程序的數(shù)據(jù)

■具有改變處理器狀態(tài)的能力

■處理器處于目態(tài)時(shí)：只讀型的存儲(chǔ)器：

■只有非特權(quán)指令能執(zhí)行■只能從其中讀取數(shù)據(jù)，但不能隨意用普通方法寫入數(shù)據(jù)（寫入數(shù)據(jù)只能用特殊方法）

■稱為只讀存儲(chǔ)器（ROM：Read-OnlyMemory）

■特權(quán)級(jí)別不同，可運(yùn)行指令集合也不同。

■特權(quán)級(jí)別越高，可以運(yùn)行指令集合越大。變型:PROM、EPROM和EEPROM

■高特權(quán)級(jí)別對(duì)應(yīng)的可運(yùn)行指令集合包含低特權(quán)級(jí)的。■PROM:一種可編程只讀存儲(chǔ)器，使用特殊PROM寫入器寫入數(shù)據(jù)

管態(tài)和目態(tài)的切換■EPROM:用特殊的紫外線光照射此芯片，以“擦去”信息，恢復(fù)原來狀態(tài)，然后使用

4、程序狀態(tài)字PSW特殊EPROM寫入器寫入數(shù)據(jù)

在PSW中專門設(shè)置一位，根據(jù)運(yùn)行程序使用指令的權(quán)限而設(shè)置，PSW（Program■EEPROM:電可擦除可編程ROM,又稱閃存。

StatusWord）:存儲(chǔ)訪問局部性原理

提高存儲(chǔ)系統(tǒng)效能關(guān)鍵點(diǎn)：程序存儲(chǔ)訪問局部性原理

■CPU的工作狀態(tài)碼——指明管態(tài)還是目態(tài)，用來說明當(dāng)前在CPU上執(zhí)行的是操作系統(tǒng)

還是一般用戶，從而決定其是否可以使用特權(quán)指令或擁有其它的特殊權(quán)力■程序執(zhí)行時(shí)，有很多的循環(huán)和子程序調(diào)用，一旦進(jìn)入這樣的程序段，就會(huì)重復(fù)存取相

■條件碼——反映指令執(zhí)行后的結(jié)果特征同的指令集合

■中斷屏蔽碼—指出是否允許中斷■對(duì)數(shù)據(jù)存取也有局部性，在較短的時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定地保持在一個(gè)存儲(chǔ)器的局部區(qū)域

微處理器M68000的程序狀態(tài)字

微處理器Intel80386的程序狀態(tài)字■處理器主要和存儲(chǔ)器的局部打交道

■在經(jīng)過一段時(shí)間以后，使用的代碼和數(shù)據(jù)集合會(huì)改變

■Pentium的處理器狀態(tài)有四種，支持4個(gè)保護(hù)級(jí)別，0級(jí)權(quán)限最高，3級(jí)權(quán)限最低。-2、存儲(chǔ)分塊

種典型的應(yīng)用是把4個(gè)保護(hù)級(jí)別依次設(shè)定為：■存儲(chǔ)最小單位：“二進(jìn)位”，包含信息為。或1

■0級(jí)為操作系統(tǒng)內(nèi)核級(jí)。處理I/O、存儲(chǔ)管理、和其他關(guān)鍵操作。■最小編址單位:字節(jié)，一個(gè)字節(jié)包含八個(gè)二進(jìn)位

■1級(jí)為系統(tǒng)調(diào)用處理程序級(jí)。用戶程序可以通過調(diào)用這里的過程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，主流個(gè)人電腦

但是只有一些特定的和受保護(hù)的過程可以被調(diào)用?！鲋鞔?128MB?512MB之間

■2級(jí)為共享庫(kù)過程級(jí)。它可以被很多正在運(yùn)行的程序共享，用戶程序可以調(diào)用■輔助存儲(chǔ)器:在20GB?70GB

這些過程，讀取它們的數(shù)據(jù)，但是不能修改它們。工作站、服務(wù)器

■3級(jí)為用戶程序級(jí)。它受到的保護(hù)最少?！鲋鞔?512MB-4GB之間

■硬盤容量:數(shù)百GB

■各個(gè)操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中可以根據(jù)具體策略有選擇地使用硬件提供的保護(hù)級(jí)別，如為簡(jiǎn)化分配和管理，存儲(chǔ)器分成塊，稱一個(gè)物理頁（Page）

運(yùn)行在PentiumI:的Windows操作系統(tǒng)只使用了0級(jí)和3級(jí)?！鰤K的大?。?12B、IK、4K、8K

3、存儲(chǔ)保護(hù)設(shè)施

三、主存儲(chǔ)器■對(duì)主存儲(chǔ)器中的信息加以嚴(yán)格的保護(hù)，使操作系統(tǒng)及其它程序不被破壞，是其正確運(yùn)

支持OS運(yùn)行硬件環(huán)境的一個(gè)重要方面：行的基本條件之一。

■作業(yè)必須把它的程序和數(shù)據(jù)存放在主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）中才能運(yùn)行；■多用戶，多任務(wù)操作系統(tǒng)：

■多道程系統(tǒng)中，若干個(gè)程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)要放入主存儲(chǔ)器；OS給每個(gè)運(yùn)行進(jìn)程分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。

■操作系統(tǒng)要管理、保護(hù)程序和數(shù)據(jù)，使它們不至于受到破壞；■問題：

■操作系統(tǒng)本身也要存放在主存儲(chǔ)器中并運(yùn)行?！龆鄠€(gè)程序同時(shí)在同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行怎樣才能互不侵犯？

1、存儲(chǔ)器的類型存儲(chǔ)保護(hù)的硬件支持

兩類存儲(chǔ)器：讀寫型的存儲(chǔ)器■界地址寄存器（界限寄存器）：

只讀型的存儲(chǔ)器在CPU中設(shè)置一對(duì)界限寄存器來存放該用戶作業(yè)在主存中的下限和上限地址，分別稱

為卜限寄存器和上限寄存器。

■存儲(chǔ)保護(hù)鍵：實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制

每個(gè)存儲(chǔ)塊都有一個(gè)存儲(chǔ)保護(hù)鍵，附加在每個(gè)存儲(chǔ)塊上。當(dāng)操作系統(tǒng)挑選作業(yè)運(yùn)行時(shí),

操作系統(tǒng)同時(shí)將該作業(yè)的存儲(chǔ)鍵號(hào)存放到程序狀態(tài)字PSW的存儲(chǔ)鍵（“鑰匙”）域中。特點(diǎn)：

每當(dāng)CPU訪問主存時(shí)，都將對(duì)主存塊的存儲(chǔ)鍵與PSW中的“鑰匙”進(jìn)行比較。以判斷1）中斷隨機(jī)的

訪問是否合法。2）中斷是可恢復(fù)的

3）中斷是自動(dòng)處理的

四、緩沖技術(shù)中斷系統(tǒng)的概念

■緩沖區(qū)是硬件設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，用來暫存數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域■中斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)中斷功能的部件，包括中斷裝置和中斷處理程序。

■目的：解決部件之間速度不匹配的問題■中斷裝置：指發(fā)現(xiàn)中斷，響應(yīng)中斷的硬件。

■緩沖技術(shù)三種用途：■發(fā)現(xiàn)中斷源，提出中斷請(qǐng)求。

■處理器與主存儲(chǔ)器之間■保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

■處理器和其它外部設(shè)備之間■啟動(dòng)處理中斷事件的程序。

■設(shè)備與設(shè)備之間的通信■中斷處理程序：由軟件來完成。

多緩沖區(qū)（Cache）技術(shù)■主要任務(wù)是處理中斷事件和恢復(fù)正常操作。

單緩沖區(qū)：中斷類型（1）

■設(shè)備向緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù)直到裝滿后■強(qiáng)迫性中斷

必須等待CPU將其取完，才能繼續(xù)向其中輸入數(shù)據(jù)■正在運(yùn)行的程序所不期望的，它由于某種硬件故障或外部請(qǐng)求引起的，包括：

■為了提高設(shè)備利用率，單緩沖區(qū)不夠■輸入/輸出（I/O）中斷：主要來自外部設(shè)備通道

■程序性中斷：運(yùn)行程序中本身的中斷，如：

多緩沖區(qū)（Cache）技術(shù)：溢出，缺頁中斷，缺段中斷，地址越界

■Cache：離CPU最近，使CPU快速訪問常使用的數(shù)據(jù)■時(shí)鐘中斷

■CPU首先到一級(jí)Cache中找■控制臺(tái)中斷

■如果沒有，CPU到二級(jí)Cache中找■硬件故障

■如果沒有，CPU到系統(tǒng)內(nèi)存中找中斷類型（2）

■自愿性中斷

■用戶在程序中有意識(shí)安排的中斷，是由于用戶在編制程序時(shí)因?yàn)橐蟛僮飨到y(tǒng)

五、中斷技術(shù)提供服務(wù)，使用“訪管”指令或系統(tǒng)調(diào)用，使中斷發(fā)生。稱為訪管中斷。包括:

■中斷概念：■執(zhí)行I/O,創(chuàng)建進(jìn)程，分配內(nèi)存；

■%PU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件作出的一種反應(yīng)。

■信號(hào)量操作，發(fā)送/接收消息。

■CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場(chǎng)后自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)事件的處理程序，處

理完成后返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行被打斷的程序C中斷響應(yīng)

CPU如何響應(yīng)中斷，兩個(gè)問題：

中斷的作用

■中斷處理是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分；■CPU何時(shí)響應(yīng)中斷？

■中斷對(duì)于操作系統(tǒng)就像機(jī)器中的驅(qū)動(dòng)齒輪一樣；通常在CPU執(zhí)行了一條指令以后，更確切地，在指令周期最后時(shí)刻接受中斷請(qǐng)求，或此時(shí)

■操作系統(tǒng)可以稱為是由“中斷驅(qū)動(dòng)”或者“（中斷）事件驅(qū)動(dòng)”。掃描中斷寄存器

■中斷是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中基本設(shè)施之一，是CPU與系統(tǒng)其他資源通信的重要手段，協(xié)■如何知道提出中斷請(qǐng)求的設(shè)備或中斷源？

調(diào)系統(tǒng)對(duì)各種外部事件的響應(yīng)和處理，使OS可以捕獲普通程序發(fā)出的系統(tǒng)功能調(diào)用；因?yàn)橹挥兄乐袛嘣椿蛑袛嘣O(shè)備，才能調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序

■中斷是實(shí)現(xiàn)多道程序的必要條件；

■可以及時(shí)處理設(shè)備的中斷請(qǐng)求；中斷優(yōu)先級(jí)

■可以防止用戶程序中破壞性的活動(dòng)等等?！鲈谟?jì)算機(jī)執(zhí)行的每一瞬間，可能有幾個(gè)中斷事件同時(shí)發(fā)生。

■中斷裝置按照預(yù)定的順序來響應(yīng)，這個(gè)預(yù)定的順序稱為中斷的優(yōu)先級(jí)，中斷裝置首先

引入中斷的目的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高的中斷事件。

■解決主機(jī)與外設(shè)的并行工作問題■在一些機(jī)器中，中斷優(yōu)先級(jí)按中斷類型劃分：

■提高可能性■以機(jī)器故障中斷的優(yōu)先級(jí)最高；

■實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)系■程序中斷和訪問中斷次之；

■外部中斷更次之；隔一個(gè)時(shí)間單位(定時(shí)器發(fā)一個(gè)信號(hào))自動(dòng)加1。絕對(duì)時(shí)鐘由電池供電。

■輸入輸出的優(yōu)先級(jí)最低?！鲩g隔時(shí)鐘：每隔固定的時(shí)間單位產(chǎn)生一次時(shí)鐘中斷。系統(tǒng)有一個(gè)間隔時(shí)鐘寄存器，該

中斷屏蔽寄存器的初值由操作系統(tǒng)根據(jù)所需的間隔時(shí)間來設(shè)置，以后每經(jīng)過一個(gè)時(shí)間單位，時(shí)

在CPU上運(yùn)行的程序，有時(shí)由于種種原因，不希望其在執(zhí)行過程中被別的事件所中斷，稱為鐘寄存器自動(dòng)減1,直到為0時(shí)發(fā)出間隔時(shí)鐘中斷。時(shí)鐘中斷是操作系統(tǒng)完成一些重要

中斷屏蔽。功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。

■在PSW中設(shè)置中斷屏蔽碼以屏蔽某些指定的中斷類型；■時(shí)鐘硬件：提供硬件時(shí)鐘的硬件，PC機(jī)中的時(shí)間由三種時(shí)鐘硬件提供：

■如果其PSW的中斷禁止位建立后，則屏蔽中斷(不包括不可屏蔽的那些中斷)；■實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RealTimeClock,RTC)：所有的PC機(jī)就都包含一個(gè)叫做實(shí)時(shí)

■如果PSW中的中斷禁止位未建立，則可以接受其中斷優(yōu)先級(jí)高于運(yùn)行程序中斷優(yōu)先級(jí)時(shí)鐘(RTC)的時(shí)鐘芯片，以便在PC機(jī)斷電后仍然能夠繼續(xù)保持時(shí)間。RTC

的那些中斷；由主板上的電池來供電的，當(dāng)PC機(jī)關(guān)掉電源后，RTC仍然會(huì)繼續(xù)工作。通常,

■各設(shè)備接口中也有中斷禁止位，以禁止該設(shè)備的中斷。CMOSRAM和RTC被集成到一塊芯片上，因此RTC也稱作“CMOS

中斷處理Timer”。

簡(jiǎn)單的中斷處理-典型的處理過程：■可編程間隔定時(shí)器(ProgrammableIntervalTimer,PIT),每個(gè)PC機(jī)中都

(1)設(shè)備給處理器發(fā)一個(gè)中斷信號(hào)有一個(gè)PIT,以通過IRQO產(chǎn)生周期性的時(shí)鐘中斷信號(hào)，一秒鐘之內(nèi)將產(chǎn)生18.2

(2)處理器處理完當(dāng)前指令后響應(yīng)中斷，延遲非常短(要求處理器沒有關(guān)閉中斷)次時(shí)鐘中斷。

(3)處理器處理完當(dāng)前指令后檢測(cè)到中斷，判斷出中斷來源并向發(fā)送中斷的設(shè)備發(fā)送了確認(rèn)■時(shí)間戳計(jì)數(shù)器(TimeStampCounter,TSC)：從Pentium開始，所有的Intel

中斷信號(hào)，確認(rèn)信號(hào)使得該設(shè)備將中斷信號(hào)恢復(fù)到一般狀態(tài)80x86CPU都包含一個(gè)64位的時(shí)間戳記數(shù)器(TSC)的寄存器。該寄存器實(shí)

(4)處理器開始為軟件處理中斷做準(zhǔn)備：際上是一個(gè)不斷增加的計(jì)數(shù)器，它在CPU的每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來時(shí)加1。

保存中斷點(diǎn)的程序執(zhí)行上下文環(huán)境，這通常包括程序狀態(tài)字PSW,程序計(jì)數(shù)器PC中的下■這些時(shí)鐘硬件都基于固定頻率的晶體振蕩器來提供時(shí)鐘方波信號(hào)輸入。

一條指令位置，一些寄存器的值，它們通常保存在系統(tǒng)控制棧中，

處理器狀態(tài)被切換到管態(tài)■軟時(shí)鐘：用軟件實(shí)現(xiàn)(需要間隔時(shí)鐘支持)，可以很多。用于滿足各種不同的定時(shí)要

求。

(5)處理器根據(jù)中斷源查詢中斷向量表，獲得與該中斷相聯(lián)系的處理程序入口地址，并將PC■CPU保護(hù)：防止進(jìn)程得到CPU后不放棄控制權(quán)。

置成該地址，處理器開始一個(gè)新的指令周期，控制轉(zhuǎn)移到中斷處理程序■解決：分配給每個(gè)進(jìn)程一段時(shí)間(時(shí)間片)，時(shí)間片到，發(fā)時(shí)鐘中斷，控制權(quán)

(6)中斷處理程序開始工作，包括檢查I/O相關(guān)的狀態(tài)信息，操縱I/O設(shè)備或者在設(shè)備和主交給操作系統(tǒng)C

存之間傳送數(shù)據(jù)等等七、重定位

(7)中斷處理結(jié)束時(shí)，處理器檢測(cè)到中斷返回指令，被中斷程序的上下文環(huán)境從系統(tǒng)堆棧中1、基本概念

被恢復(fù)處理器狀態(tài)恢復(fù)成原來的狀態(tài)。絕對(duì)地址(物理地址)

(8)PSW和PC被恢復(fù)成中斷前的值，處理器開始一個(gè)新的指令周期，中斷處理結(jié)束?指存儲(chǔ)控制部件能夠識(shí)別的主存單元編號(hào)，即主存單元的實(shí)際地址。

相對(duì)地址(邏輯地址)

六、時(shí)鐘。相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)量(通常為零)編址時(shí)所采用的地址，主要用于程序編寫、編

■時(shí)鐘是操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必不可少的硬件設(shè)施：譯過程中。

■OS定時(shí)?邏輯地址空間

■OS多道運(yùn)轉(zhuǎn)能力的推動(dòng)力量。*用戶的程序邏輯地址的集合，它的編址總是從0開始的，可以是一維線性空間，

■時(shí)鐘可以支持計(jì)算機(jī)完成以下工作：也可以是多維空間。

■在分時(shí)系統(tǒng)中，間隔時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)作業(yè)間按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)。?物理地址空間

■在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，按要求的間隔輸出正確時(shí)間信號(hào)給實(shí)時(shí)的控制設(shè)備(如A/D、。物理地址的集合，它是一個(gè)一維的線性空間。

D/A轉(zhuǎn)換設(shè)備)。2、重定位概念

■定時(shí)喚醒要求延遲執(zhí)行的各外部事件(如定時(shí)為各進(jìn)程計(jì)算優(yōu)先數(shù)，銀行中定■在多道環(huán)境下，用戶不可能確定自己的程序要使用的主存區(qū)，因而，在編寫程序時(shí)，

時(shí)運(yùn)行某類結(jié)賬程序等)。通常以相對(duì)地址來編寫。當(dāng)程序放入主存時(shí)，如果不把程序中與地址有關(guān)的內(nèi)容變成

■提供用戶和系統(tǒng)所需要的絕對(duì)時(shí)間，即年、月、日。內(nèi)存控制機(jī)構(gòu)能夠識(shí)別的實(shí)際地址，而是直接裝入，則程序可能不能正確執(zhí)行的。要

■當(dāng)用戶程序死循環(huán)時(shí)，時(shí)鐘中斷可以使系統(tǒng)恢復(fù)控制。使程序裝入主存后能夠正確執(zhí)行，就必須修改程序中所有與地址有關(guān)的項(xiàng)，這就是程

序的重定位。

■時(shí)鐘可分為硬件時(shí)鐘和軟時(shí)鐘?！鲋囟ㄎ唬喊殉绦虻刂房臻g中使用的邏輯地址變換成主存物理地址的過程。分為靜態(tài)重

■硬件時(shí)鐘分為：絕對(duì)時(shí)鐘、間隔時(shí)鐘。定位和動(dòng)態(tài)重定位。

■絕對(duì)時(shí)鐘：記錄當(dāng)前時(shí)間(年、月、日、時(shí)分秒)。系統(tǒng)有一個(gè)絕對(duì)時(shí)鐘寄存器，每3、重定位的兩種技術(shù)

■靜態(tài)重定位：程序裝入內(nèi)存時(shí)由連接裝入程序完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)變遷

■在一些早期的系統(tǒng)中都有一個(gè)裝入程序（加載程序），它負(fù)責(zé)將用戶程序裝入系統(tǒng)，進(jìn)程的描述：PCB

并將用戶程序中使用的訪問內(nèi)存的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址?！隽诵?/p>

■進(jìn)程的控制

評(píng)價(jià)：

■優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不要硬件的支持。1、進(jìn)程的引入

■缺點(diǎn)是程序一旦裝入內(nèi)存，移動(dòng)就比較困難。有時(shí)間上的浪費(fèi)。在程序裝入內(nèi)進(jìn)程的概念是操作系統(tǒng)中最基本、最重要的概念。它是在多道程序系統(tǒng)出現(xiàn)以后，

存時(shí)要將所有訪問內(nèi)存的地址轉(zhuǎn)換成物理地址。為了刻畫系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的情況，描述系統(tǒng)內(nèi)部各作業(yè)的活動(dòng)規(guī)律而引進(jìn)的一個(gè)新概念，

它是對(duì)程序的抽象。

多道程序系統(tǒng)的特點(diǎn)

■動(dòng)態(tài)重定位：在程序執(zhí)行時(shí)由系統(tǒng)硬件完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換?！霾⑿行?/p>

■系統(tǒng)中設(shè)置了重定位寄存器。■在主存中同時(shí)存放多道作業(yè)，充分利用系統(tǒng)資源。

■動(dòng)態(tài)重定位是由硬件地執(zhí)行時(shí)完成的，程序中不執(zhí)行的程序就不做地址映射的工作，■制約性

這樣節(jié)省了CPU的時(shí)間?！龈鞒绦蛲瑫r(shí)存在于主存，可能因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)同一資源（如處理器、外部設(shè)備）而

■重定位寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)用特權(quán)指令來設(shè)置，比較靈活。相互制約。

■實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地址映射必須有硬件的支持，并有一定的執(zhí)行時(shí)間延遲?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中■動(dòng)態(tài)性

都采用動(dòng)態(tài)地址映射技術(shù)?！龈鞒绦蛟谙到y(tǒng)中所處的狀態(tài)在不變化。

2、進(jìn)程的概念

定義：Process

進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分

■動(dòng)態(tài)地址映射技術(shù)能滿足以下目標(biāo)：配和調(diào)度的獨(dú)立單位。

■具有給一個(gè)用戶程序任意分配內(nèi)存區(qū)的能力；

■可實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)；■它對(duì)應(yīng)處理機(jī)、存儲(chǔ)器和外設(shè)等資源的分配和回收；

■具有重新分配的能力■引入多進(jìn)程，提高了對(duì)硬件資源的利用率，但又帶來額外的空間和時(shí)間開銷，增加了

■對(duì)于一個(gè)用戶程序，可以分配到多個(gè)不同的存儲(chǔ)區(qū)OS的復(fù)雜性；

進(jìn)程與程序的區(qū)別

■進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進(jìn)程是程序的執(zhí)行。通常進(jìn)

4、程序的裝入程不可在計(jì)算機(jī)之間遷移；而程序通常對(duì)應(yīng)著文件、靜態(tài)和可以復(fù)制。

■絕對(duì)裝入程序■進(jìn)程是暫時(shí)的，程序的永久的：進(jìn)程是一個(gè)狀態(tài)變化的過程，程序可長(zhǎng)久保存。

■在單道程序系統(tǒng)中，機(jī)器的起始地址是知道的，只需依次將其按絕對(duì)地址的形■進(jìn)程與程序的組成不同：進(jìn)程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（即進(jìn)程狀態(tài)信息）。

式裝入主存就可以了?！鲞M(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；通過調(diào)用關(guān)系，

■相對(duì)裝入程序一個(gè)進(jìn)程可包括多個(gè)程序。

■對(duì)多道程序系統(tǒng)而言，使用的是相對(duì)裝入或相對(duì)連接程序，主要過程:進(jìn)程的性質(zhì)

■裝入程序?qū)Ω鱾€(gè)程序進(jìn)行重定位?！霾⑿行裕焊鬟M(jìn)行按各自獨(dú)立的，不可預(yù)知的速度并發(fā)推進(jìn)c并發(fā)和異步特性會(huì)導(dǎo)致程

■將主程序同各程序段連接起來序執(zhí)行的不可再現(xiàn)性。

小結(jié)■制約性：并發(fā)進(jìn)程之間存在著制約性，在進(jìn)行的關(guān)鍵點(diǎn)上需要相互等待或互通消息C

■掌握：■動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是動(dòng)態(tài)概念；而程序是一組有序

■CPU：特權(quán)指令、工作狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換指令序列，是靜態(tài)概念。

■主存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制■進(jìn)程有一個(gè)生命過程：創(chuàng)建、運(yùn)行、等待等。

■重定位技術(shù)：靜態(tài)重定位、動(dòng)態(tài)重定位■進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和內(nèi)容），地址空間上包括：

■了解■代碼（指令執(zhí)行和CPU狀態(tài)的改變）

■中斷技術(shù)■數(shù)據(jù)（變量的生成和賦值）

■時(shí)鐘■系統(tǒng)控制信息（進(jìn)程控制塊的生成和刪除）

第三章進(jìn)程管理進(jìn)程的性質(zhì)

■結(jié)構(gòu)性：包括數(shù)據(jù)集合和運(yùn)行于其上的程序。

多道程序系統(tǒng)的特點(diǎn)■代碼段、數(shù)據(jù)段和核心段（在地址空間中）；程序文件中通常也劃分了代碼段

進(jìn)程的引入和定義和數(shù)據(jù)段，而核心段通常就是OS核心（由各個(gè)進(jìn)程共享，包括各進(jìn)程的PCB）

（1）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)態(tài)，一定會(huì)引起另一個(gè)進(jìn)程從就緒狀態(tài)態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀

■共享性：同一程序同時(shí)運(yùn)行于不同數(shù)據(jù)集合上時(shí)，構(gòu)成不同的進(jìn)程。態(tài)。

■獨(dú)立性：是系統(tǒng)中資源分配和保護(hù)的基本單位，也是系統(tǒng)調(diào)度的獨(dú)立單位（單線程進(jìn)程）。（2）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)態(tài)，一定會(huì)引起另一進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。

每個(gè)進(jìn)程的地址空間相互獨(dú)立，除非采用進(jìn)程間通信手段；（3）一個(gè)進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)，一定會(huì)引起另一個(gè)進(jìn)程從就緒狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。

3、進(jìn)程的狀態(tài)三狀態(tài)進(jìn)程模型（單隊(duì)列結(jié)構(gòu)）

■運(yùn)行狀態(tài)（Running）：進(jìn)程占有CPU,并在CPU上運(yùn)行。處于此狀態(tài)的進(jìn)程的數(shù)目進(jìn)程的掛起和解掛

小于等于CPU的數(shù)目。為了更好的管理和調(diào)度進(jìn)程及適應(yīng)系統(tǒng)的功能目標(biāo)，許多系統(tǒng)都有“掛起”和“解

■在沒有其他進(jìn)程可以執(zhí)行時(shí)（如所有進(jìn)程都在阻塞狀態(tài)），通常會(huì)自動(dòng)執(zhí)行系掛”一個(gè)進(jìn)程的功能，原因在于：

統(tǒng)的idle進(jìn)程（相當(dāng)于空操作）。■系統(tǒng)有時(shí)可能出故障