操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第一章 緒論計(jì)算機(jī)是一種用于處理信息的工具；程序是計(jì)算機(jī)用于處理信息的基本單元，程序的執(zhí)行過程即為信息的處理過程；程序按順序存儲并按順序執(zhí)行。操作系統(tǒng)宗旨：面向系統(tǒng)資源，操作系統(tǒng)必須盡可能提高資源利用率；面向用戶，操作系統(tǒng)必須提供方便易用的用戶界面。操作系統(tǒng)定義：Ø （本質(zhì)）是一個(gè)大型的軟件系統(tǒng)；Ø （對內(nèi)）負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的全部軟件、硬件資源的管理，控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動，實(shí)現(xiàn)信息的存儲和保護(hù)；Ø （對外）為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供方便的用戶界面；Ø （結(jié)果）使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效率和高自動化。操作系統(tǒng)功能：Ø 處理

2、機(jī)管理（最重要的功能）：作業(yè)，進(jìn)程Ø 存儲管理：內(nèi)存Ø 設(shè)備管理Ø 文件管理Ø 提供良好的用戶界面：操作命令界面（鍵盤命令、圖形界面、批處理界面），系統(tǒng)調(diào)用界面多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)(現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基礎(chǔ))：多道,宏觀并行，微觀串行；操作系統(tǒng)分類：Ø 批處理系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：吞吐量大，資源利用率高；缺點(diǎn)：不具有交互性Ø 分時(shí)操作系統(tǒng)：多路調(diào)制性，獨(dú)占性，交互性Ø 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：對響應(yīng)時(shí)間的實(shí)時(shí)要求（可高可低）；可靠性和安全性放第一位，效率其次，交互性差；系統(tǒng)整體性強(qiáng)。（實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：響應(yīng)速度快，可靠性要求高；實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：強(qiáng)調(diào)系

3、統(tǒng)的安全性和可靠性，而不具備分時(shí)系統(tǒng)的強(qiáng)交互性）Ø 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：服務(wù)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各種協(xié)議Ø 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：Windows、Linux系統(tǒng)Ø 分布式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)特性：Ø并發(fā)性Ø共享性Ø 不確定性Ø 虛擬性第三章 用戶界面操作系統(tǒng)用戶界面的兩種類型：Ø 操作命令界面：鍵盤命令（目錄操作、文件操作、系統(tǒng)管理）、圖形界面（具有里程碑式的意義）、批處理界面（對批處理文件中各作業(yè)的執(zhí)行過程進(jìn)行控制，使用戶能夠在作業(yè)級別上控制多個(gè)作業(yè)）Ø系統(tǒng)調(diào)用界面：任何操作系統(tǒng)都必須提供系統(tǒng)調(diào)用界面關(guān)

4、系：操作命令界面是在系統(tǒng)調(diào)用界面的支持下開發(fā)完成的不同的操作系統(tǒng)針對自身的特點(diǎn)提供不同的用戶界面，如：Ø分時(shí)系統(tǒng)必須提供鍵盤命令和系統(tǒng)調(diào)用界面Ø 批處理系統(tǒng)則必須提供批處理控制語言和系統(tǒng)調(diào)用界面系統(tǒng)調(diào)用與子程序調(diào)用的區(qū)別：系統(tǒng)調(diào)用子程序調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的程序是操作系統(tǒng)的程序，其操作是針對系統(tǒng)資源的，執(zhí)行時(shí)處理機(jī)處于管態(tài)或核態(tài)。 子程序調(diào)用的程序是用戶的程序，其操作不涉及系統(tǒng)資源，執(zhí)行時(shí)處理機(jī)處于目態(tài)。 系統(tǒng)調(diào)用時(shí)會產(chǎn)生中斷，并通過中斷使CPU的態(tài)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)。 子程序調(diào)用時(shí)不會產(chǎn)生中斷，CPU的態(tài)也不會改變，都是目態(tài)。系統(tǒng)調(diào)用的命令由操作系統(tǒng)提供。子程序調(diào)用命令由所用的語

5、言系統(tǒng)提供。 第四章 進(jìn)程及進(jìn)程管理現(xiàn)代操作系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)多道程序并發(fā)執(zhí)行，并由此引發(fā)資源共享；進(jìn)程概念引入的目的：為了對并發(fā)執(zhí)行的程序進(jìn)行動態(tài)描述；進(jìn)程是操作系統(tǒng)最核心的概念。程序并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)： Ø 失去程序的封閉性與可再現(xiàn)性Ø 程序與任務(wù)不再一一對應(yīng)Ø 程序并發(fā)執(zhí)行中存在相互制約的關(guān)系導(dǎo)致“與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤”的原因:Ø 與諸程序的執(zhí)行速度有關(guān)；Ø 共享了同一個(gè)變量或者互相需要協(xié)調(diào)同步；Ø 對于變量的共享或者互相協(xié)作的過程沒有進(jìn)行有效地控制。一進(jìn)程進(jìn)程的定義：進(jìn)程，是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動

6、，是操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度和資源分配的基本單位。進(jìn)程由一個(gè)程序段和一個(gè)PCB組成。進(jìn)程是程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。進(jìn)程分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程。系統(tǒng)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)CPU處于系統(tǒng)態(tài)（核態(tài)或管態(tài)）；用戶進(jìn)程運(yùn)行時(shí)CPU處于用戶態(tài)（目態(tài)）。進(jìn)程與程序間的關(guān)系：Ø 進(jìn)程中包含了需要執(zhí)行的程序，程序是進(jìn)程的一個(gè)組成部分。Ø 進(jìn)程與程序的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：p進(jìn)程是一個(gè)動態(tài)概念，而程序是一個(gè)靜態(tài)概念p進(jìn)程具有并行特性，而程序沒有。p進(jìn)程與程序之間存在多對多的聯(lián)系（無一一對應(yīng)關(guān)系）。進(jìn)程映像指進(jìn)程實(shí)體的組成，它主要包括兩個(gè)部分：程序和進(jìn)程控制塊進(jìn)程控制塊PCB：Ø實(shí)質(zhì)：定義的一個(gè)數(shù)據(jù)

7、結(jié)構(gòu)Ø作用：控制和管理進(jìn)程在執(zhí)行過程中的動態(tài)信息，是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識，以此來感知進(jìn)程的存在！Ø與程序的關(guān)系：每個(gè)進(jìn)程有唯一的PCB；OS依據(jù)PCB管理進(jìn)程；利用PCB來管理進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)；PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志，進(jìn)程存在則PCB存在，進(jìn)程撤消則PCB消Ø 內(nèi)容：進(jìn)程標(biāo)識、處理器狀態(tài)信息及現(xiàn)場保護(hù)區(qū)、進(jìn)程控制信息進(jìn)程的三態(tài)模型： 終止態(tài) 新建態(tài)進(jìn)程控制：Ø進(jìn)程創(chuàng)建：分配進(jìn)程標(biāo) 識及空白PCB 分配內(nèi)存空間 復(fù)制父進(jìn)程內(nèi)存空間的內(nèi)容到該進(jìn)程內(nèi)存空間中 初始化PCB 置狀態(tài)為就緒，插入就緒隊(duì)列 格式： int fork( )返回值：=0創(chuàng)建成功，從子進(jìn)

8、程返回；>0創(chuàng)建成功，從父進(jìn)程返回；=1創(chuàng)建失敗。Ø進(jìn)程撤銷：void exit ( int status )Ø進(jìn)程睡眠：sleep(n)Ø 進(jìn)程喚醒二同步與互斥臨界資源指的是一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用的獨(dú)占資源。諸進(jìn)程對它的訪問必須互斥。（包括可能的系統(tǒng)資源及用戶資源）臨界區(qū)是指包含了訪問臨界資源的那段程序。1）進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前必須先申請，2）當(dāng)且僅當(dāng)臨界區(qū)中涉及的臨界資源沒有其它進(jìn)程使用時(shí)才能進(jìn)入臨界區(qū)；3）在出臨界區(qū)后立即釋放臨界資源?；コ獗匾獥l件：Ø諸進(jìn)程共享同一個(gè)臨界資源Ø共享的方式是先來者先使用的異步方式互斥機(jī)制必須滿足以下要

9、求：Ø實(shí)現(xiàn)互斥Ø有空讓進(jìn)Ø 有限等待同步機(jī)構(gòu)：Ø 鎖和上鎖、開鎖操作：可能產(chǎn)生進(jìn)程的忙等待！CPU效率下降！解決互斥的最簡單方法：為臨界區(qū)設(shè)置鎖位Ø 信號燈（信號量）及其P、V操作（申請或釋放信號量的操作，由系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用完成，不允許中斷）/*P操作原語請求資源或條件*/P（s）s；if（s0）保留調(diào)用進(jìn)程的CPU現(xiàn)場； 將該進(jìn)程插入s的等待隊(duì)列；置該進(jìn)程為等待態(tài);轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度;/*V操作原語釋放資源或條件*/V（s）s；if (s0) 移出s等待隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程； 將該進(jìn)程插入就緒隊(duì)列； 置該進(jìn)程為就緒態(tài);不同層之間通過原語來實(shí)現(xiàn)信息交互

10、；P、V操作用原語實(shí)現(xiàn)，不允許中斷。用信號燈實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的步驟：Ø 尋找共享的臨界資源；Ø 判定臨界區(qū)；Ø 設(shè)置信號量及其初值；Ø 使用mutex的P、V操作將臨界區(qū)括起來。互斥問題P、V信號量相同，同步問題P、V信號量不同?！咀ⅰ咳绻衝個(gè)終端，則mutex信號量的取值范圍為： （n1）mutex1其物理含義為：Ø 當(dāng)機(jī)票庫空閑時(shí)，mutex=1。Ø 當(dāng)有一個(gè)終端進(jìn)入，對機(jī)票進(jìn)行處理，其它終端進(jìn)程還沒有到來時(shí)，mutex=0。Ø 當(dāng)所有終端進(jìn)程都到來，且有一個(gè)正在對機(jī)票進(jìn)行處理時(shí)，mutex=（n1）。它表示有n1個(gè)進(jìn)程在

11、等待隊(duì)列上等待?！纠慷鄠€(gè)生產(chǎn)者，多個(gè)消費(fèi)者共享多個(gè)緩沖區(qū)：算法描述：main() /*定義信號量及其初值*/int full=0;int empty=n;int mutex=1;cobegin produceri(); consumerj();coend/*某個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程i*/produceri() while(生產(chǎn)未完成)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品； P(empty);/請求緩沖區(qū)有空條件 P(mutex);/請求進(jìn)入臨界區(qū) 送一個(gè)產(chǎn)品到緩沖區(qū)；/臨界區(qū) V(mutex);/釋放臨界區(qū) V(full);/釋放緩沖區(qū)有數(shù)條件/*某個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程j*/cosumerj() while(還要繼續(xù)消費(fèi))P(ful

12、l); /請求緩沖區(qū)有數(shù)條件 P(mutex);/請求進(jìn)入臨界區(qū) 從緩沖區(qū)中取一個(gè)產(chǎn)品；/臨界區(qū) V(mutex);/釋放臨界區(qū) V(empty);/釋放緩沖區(qū)有空條件 消費(fèi)產(chǎn)品；三線程線程及其特征： Ø 線程是調(diào)度執(zhí)行的最小單位；Ø 線程從屬于某個(gè)進(jìn)程，是該進(jìn)程的某個(gè)執(zhí)行路線，相對獨(dú)立的可執(zhí)行單元Ø 一個(gè)進(jìn)程中至少包含一個(gè)線程；Ø 由于同一進(jìn)程內(nèi)的線程之間涉及資源共享，所以需要同步機(jī)制來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)多線程之間的通信；Ø 與進(jìn)程類似，線程還可以創(chuàng)建其它線程，線程也有生命周期（新建態(tài)，就緒態(tài)，運(yùn)行態(tài)，阻塞態(tài)，結(jié)束態(tài)），也有狀態(tài)的變化。Ø

13、線程由與其相關(guān)的堆棧、寄存器和線程控制塊TCB組成線程與進(jìn)程的主要區(qū)別與聯(lián)系 ：調(diào)度執(zhí)行的最小單位是線程，資源分配的最小單位是進(jìn)程；在同一進(jìn)程中，線程的切換不會引起進(jìn)程的切換；而在不同的進(jìn)程中進(jìn)行線程的切換，會引起進(jìn)程的切換線程的分類：Ø 用戶級線程（創(chuàng)建和調(diào)度在用戶空間進(jìn)行）：優(yōu)點(diǎn)：開銷小，算法靈活，高適應(yīng)性；缺點(diǎn)：易阻塞，不便利用多處理器Ø 內(nèi)核級線程（由操作系統(tǒng)完成）：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)度一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，提高速度和效率；進(jìn)程中的一個(gè)線程被阻塞時(shí)，該進(jìn)程中的其它線程仍可運(yùn)行；可用線程的方式實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：同一進(jìn)程中的線程切換要有兩次態(tài)的轉(zhuǎn)換（用戶態(tài)內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)），因?yàn)榫€程的調(diào)度

14、運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，而應(yīng)用程序運(yùn)行在用戶態(tài)。線程系統(tǒng)調(diào)用：Ø 創(chuàng)建：int pthread_create()Ø 終止：int pthread_exit()Ø 等待終止：int pthread_join()第五章 資源分配與調(diào)度操作系統(tǒng)對資源管理和分配的目標(biāo)：Ø 保證資源有高的利用率Ø 盡可能滿足更多用戶的需求Ø 對不可共享的資源實(shí)施互斥使用Ø 防止由于資源分配不合理而引起的死鎖資源分配的兩種方式：Ø 靜態(tài)分配（在作業(yè)級實(shí)施）：當(dāng)一個(gè)作業(yè)運(yùn)行前，將它要求的所有資源一次性分配給該作業(yè)，直到該作業(yè)完成時(shí)釋放其占用的所有資源，分

15、配給作業(yè)的資源伴隨作業(yè)的整個(gè)運(yùn)行過程。 缺點(diǎn)：效率太低Ø 動態(tài)分配（在進(jìn)程級實(shí)施）：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要求使用某個(gè)（類）資源時(shí)，向系統(tǒng)提出資源的請求，系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)程的請求將某種資源分配給進(jìn)程，進(jìn)程使用完畢后立即釋放該資源優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)資源的利用率提高 缺點(diǎn)：有可能造成死鎖一死鎖死鎖的定義：系統(tǒng)中所有的并發(fā)進(jìn)程彼此互相等待，在得到對方資源之前不會釋放自己所擁有的資源的一種任一進(jìn)程都不能繼續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)狀態(tài)。在死鎖狀態(tài)下，進(jìn)程都處于阻塞態(tài)，解除它們阻塞的事件或條件永遠(yuǎn)也不會發(fā)生產(chǎn)生死鎖的根本原因：系統(tǒng)資源不足（資源競爭+資源分配不合理） 【注】設(shè)系統(tǒng)所擁有的資源總數(shù)為M，共享該資源的進(jìn)程數(shù)為P，每個(gè)進(jìn)程

16、所需使用該資源的最大需求為N，則 MP*(N-1)+1 時(shí)無論如何分配都不會產(chǎn)生死鎖產(chǎn)生死鎖的必要條件和解決方法：Ø 互斥條件：假脫機(jī)技術(shù)Ø 不可剝奪條件（非搶占）：強(qiáng)迫搶占Ø 占有并等待（部分分配）：靜態(tài)分配Ø 環(huán)路條件（循環(huán)等待）：有序分配解決死鎖的策略：Ø 預(yù)防死鎖采用靜態(tài)資源分配方法（資源獨(dú)占）Ø 避免死鎖采用有控資源分配方法（執(zhí)行中保證）Ø 死鎖的檢測與忽略二銀行家算法：Ø 安全序列在該序列中所有的進(jìn)程都可以因?yàn)橹斑M(jìn)程的完成所釋放的資源使得它們一個(gè)接一個(gè)的完成。表示為<Pi,Pj,Pm>，其

17、中Pi,Pj Pm代表系統(tǒng)中的進(jìn)程Ø 安全狀態(tài)如果系統(tǒng)中的所有進(jìn)程至少能找到一個(gè)安全序列，則稱系統(tǒng)當(dāng)前處于安全狀態(tài)?！纠浚杭俣ㄏ到y(tǒng)有10個(gè)資源（為了說明問題的簡單，不管它是什么資源），目前分配的情況如左表：此時(shí)，系統(tǒng)中只剩下2個(gè)資源，這時(shí)就要考察能滿足哪個(gè)進(jìn)程，不能滿足P和R的最大要求，能滿足Q，于是將剩下的2個(gè)資源分配給Q，Q就能完成，然后釋放所占用的6個(gè)資源?？蓾M足P，也可滿足R，這時(shí)不論分給誰都能保證完成。安全序列：Q->P->R或Q->R->P，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)?！纠吭O(shè)系統(tǒng)中有3種類型資源(A、B、C)和5個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5。已知A

18、、B、C的總數(shù)量為17,5,20，在T0時(shí)刻的狀態(tài)如表所示進(jìn)程最大需求矩陣已分配矩陣ABCABCP1559212P2536402P34011405P4425204P5424314系統(tǒng)采用銀行家算法避免死鎖。問1）T0時(shí)刻是否為安全狀態(tài)？若是，則給出安全序列。2）T0時(shí)刻若P2已分配0,3,4，能否實(shí)施分配？為什么？【解】1）（1）計(jì)算已分配資源數(shù)和剩余資源數(shù)可算得已分配資源數(shù)為：15,2,17，因已知資源總數(shù)，所以剩余資源數(shù)：2,3,3（2）計(jì)算各進(jìn)程的剩余資源需求矩陣ABCP1347P2134P3006P4221P5110（3）將剩余資源數(shù)組帶入各進(jìn)程的剩余需求中找安全序列，<P5,P

19、4,P2,P3,P1>、<P4,P5,P2,P1,P3>等等2）不可以第六章 處理機(jī)調(diào)度處理機(jī)的調(diào)度的目標(biāo)：Ø CPU使用率高：使處理機(jī)盡可能忙Ø 響應(yīng)時(shí)間快：與用戶交互快捷Ø 周轉(zhuǎn)時(shí)間短：用戶等待輸出的時(shí)間短Ø 等待時(shí)間小：公平，確保每個(gè)進(jìn)程都能公平地占有處理機(jī)Ø 系統(tǒng)吞吐量大：相同時(shí)間內(nèi)完成的作業(yè)盡可能多批處理系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度分兩級：作業(yè)調(diào)度（宏觀調(diào)度）和進(jìn)程調(diào)度（微觀調(diào)度）一作業(yè)調(diào)度作業(yè)的狀態(tài)：提交、后背、執(zhí)行、完成作業(yè)調(diào)度的主要任務(wù)是完成作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)和從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。作業(yè)控制塊JCB作業(yè)調(diào)度算

20、法的性能衡量指標(biāo)：平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間Ø 周轉(zhuǎn)時(shí)間完成時(shí)間提交時(shí)間等待 時(shí)間執(zhí)行時(shí)間Ø 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T周轉(zhuǎn)時(shí)間總和÷作業(yè)數(shù)Ø 帶權(quán)周轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間÷執(zhí)行時(shí)間Ø 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W帶權(quán)周轉(zhuǎn)總和÷作業(yè)數(shù) 【例】見課本作業(yè)調(diào)度算法： 先來先服務(wù)FCFS:按作業(yè)提交的先后次序進(jìn)行調(diào)度 短作業(yè)優(yōu)先SJF：選擇運(yùn)行時(shí)間最小的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度 響應(yīng)比高優(yōu)先HRRN：響應(yīng)比等待時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間 優(yōu)先調(diào)度 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)RR【例】有5個(gè)批處理的作業(yè)（A，B，C，D，E）幾乎同時(shí)到達(dá)一個(gè)計(jì)算中心，估計(jì)的運(yùn)行時(shí)間分別為2，4，6，8，10分鐘，他們的

21、優(yōu)先級分別為1，2，3，4，5（1為最底）。對下面的每一種調(diào)度算法，分別計(jì)算作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：1、最高優(yōu)先級優(yōu)先；2、先來先服務(wù)FCFS（作業(yè)到達(dá)順序?yàn)椋篊DBEA）；3、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）；4、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（時(shí)間片為2分鐘）。【解】1、最高優(yōu)先級：2、FCFS算法：(作業(yè)到達(dá)順序?yàn)椋篊DBEA)3.SJF算法：4. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法：（時(shí)間片為1分鐘）二進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度的功能：Ø 記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況 Ø 決定調(diào)度策略Ø 優(yōu)先調(diào)度原則進(jìn)程就緒隊(duì)列按進(jìn)程優(yōu)先級高低排序Ø 先來先服務(wù)原則進(jìn)程就緒隊(duì)列按進(jìn)程來到的先后次序排序Ø 實(shí)施處理機(jī)的

22、分配和回收進(jìn)程調(diào)度的方式：Ø 非剝奪式調(diào)度：進(jìn)程自動放棄CPUØ 可剝奪式調(diào)度：系統(tǒng)強(qiáng)迫進(jìn)程放棄CPU進(jìn)程調(diào)度算法：Ø FCFSØ 循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度（RR）Ø 多級反饋隊(duì)列調(diào)度第七章 內(nèi)存管理三級存儲結(jié)構(gòu)：高速緩存、內(nèi)存和外存 一主存管理的功能地址映射（將程序地址空間中使用的邏輯地址變換成內(nèi)存中的物理地址的過程）：w 物理地址：把內(nèi)存分成若干個(gè)大小相等的存儲單元，每個(gè)單元給一個(gè)編號，這個(gè)編號稱為內(nèi)存地址w 邏輯地址：用戶編程序時(shí)所用的地址w 地址映射方式：Ø 靜態(tài)地址映射：作業(yè)裝入時(shí)進(jìn)行重定位 （軟件實(shí)現(xiàn)）Ø 動態(tài)地址映射：程序

23、動態(tài)執(zhí)行時(shí)進(jìn)行重定位 （硬件完成）主存分配：w 主存管理策略：主存分配策略、放置策略、調(diào)入策略 虛擬存儲：是操作系統(tǒng)采用虛擬技術(shù)，在不改變物理內(nèi)存實(shí)際大小的情況下提供的邏輯上被擴(kuò)充了的內(nèi)存。w 局部性理論(支持虛擬存儲的理論)：時(shí)間局部性和空間局部性w 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲的方法Ø 請求調(diào)入策略：請求分頁、請求分段。 Ø 交換技術(shù)Ø 采用覆蓋技術(shù)存儲保護(hù)：w 存儲保護(hù)方法：Ø 上下界寄存器或基址加限長寄存器：下界寄存器 物理地址上界寄存器基址寄存器物理地址基址+限長寄存器Ø 存儲保護(hù)鍵法；Ø 界限寄存器+核心態(tài)/用戶態(tài)?！纠浚河幸怀绦蜓b入內(nèi)

24、存的首地址是500，末地址是1500，訪問內(nèi)存的邏輯地址是500、345、1000，判斷是否合法?！窘狻浚合陆缂拇嫫鳎?00 上界寄存器：1500 邏輯地址裝入內(nèi)存的首地 物理地址 1、500500 1000 500 1000 1500（） 2、345500 845 500 845 1500（） 3、1000500 1500 500 1500 1500（×）二分區(qū)內(nèi)存管理指導(dǎo)思想：主存適應(yīng)作業(yè)，作業(yè)有多大就分多少，且物理空間連續(xù)。1.類型：w 固定分區(qū)：分成若干個(gè)大小不等的區(qū)域 空間浪費(fèi)大，內(nèi)脆片，并發(fā)度受影響w 動態(tài)分區(qū)：有多大分配多大 作業(yè)釋放后空間不連續(xù)，外碎片2.動態(tài)分區(qū)存儲

25、管理技術(shù)：w 地址映射w 分區(qū)的分配機(jī)構(gòu) 首次適應(yīng)：空閑區(qū)按起始地址遞增順序排列w 分區(qū)的分配與放置策略 最佳適應(yīng)：空閑區(qū)按由小到大的順序排列 最壞適應(yīng)：空閑區(qū)按由大到小的順序排列【例】某時(shí)刻系統(tǒng)中有三個(gè)空閑區(qū)其大小和首址為：(35KB，100KB)、(12KB，156KB)、(28KB，200KB)有一作業(yè)系列：(JOB1，12KB)、(JOB2，30KB)、(JOB3，28KB) 分別使用首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)算法對下列作業(yè)進(jìn)行分配【解】3.碎片問題： 拼接技術(shù) 有沒有更好的辦法徹底解決分區(qū)的碎片問題？分頁內(nèi)存管理三分業(yè)內(nèi)存管理指導(dǎo)思想：程序適應(yīng)主存1.分頁管理的基本原理：w 概念：

26、程序地址空間分成大小相等的頁，內(nèi)存也分成與頁面大小相等的塊，程序裝入內(nèi)存時(shí)針對每一頁分配一個(gè)內(nèi)存塊w 頁表：頁號+塊號w 虛地址結(jié)構(gòu)：頁號P=邏輯地址 % 頁大??；頁內(nèi)位移W=邏輯地址 mod 頁大小w 地址變換：Ø 塊起始地址頁長度×塊號Ø 塊內(nèi)位移=頁內(nèi)位移Ø 物理地址塊起始地址頁內(nèi)位移W 【例】有一系統(tǒng)采用頁式存儲管理，有一作業(yè)大小是8KB，頁大小為2KB，依次裝入內(nèi)存的第7、9、10、5塊，試將虛地址7145，3412（十進(jìn)制）轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址?！窘狻壳筇摰刂?3412 P3412 2048 1W 3412 mod 2048 1364MR=9*20

27、48+1364=19796求虛地址 7145：P7145 2048 3W7145 mod 2048 1001MR=5*2048+1001=11241【例】有一系統(tǒng)采用頁式存儲管理，有一作業(yè)大小是8KB，頁大小為2KB，依次裝入內(nèi)存的第7、9、A、5塊，試將虛地址0AFEH，1ADDH（十六進(jìn)制）轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址?！窘狻壳筇摰刂?AFEH的物理地址：0000 1010 1111 1110P1 W010 1111 1110MR0100 1010 1111 11104AFEH求虛地址1ADDH的物理地址：0001 1010 1101 1101P3 W010 1101 1101MR0010 1010 1101 11012ADDH2.靜態(tài)分頁管理：靜態(tài)分頁管理于作業(yè)開始執(zhí)行前將其全部頁裝入內(nèi)存。靜態(tài)分頁管理沒有提供虛擬內(nèi)存。w 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有3張表：頁表、請求表、存儲頁面表 3.動態(tài)分頁管理：w 理論基礎(chǔ)：局部性理論（時(shí)間局部性+空間局部性）w 請求分頁的頁表：頁號、塊號、中斷位、輔存地址、引用位、修改位w 請求分頁的頁面置換算法：最優(yōu)算法OPT、先進(jìn)先出算法FI