第十課-嵌入式操作系統(tǒng)概述課件

1、CPU與外設的數(shù)據(jù)傳輸方式通常有以下幾種： 查詢方式： CPU不斷的查詢外設狀態(tài)，如果外設準備就緒就開始傳輸數(shù)據(jù)，如果外設還沒有準備好，就進入循環(huán)等待 中斷方式： 當外設準備好與CPU進行數(shù)據(jù)交換時，首先向CPU提出中斷請求，CPU在接到中斷請求并在一定條件下，暫停原來的程序，并執(zhí)行中斷服務程序，執(zhí)行完后再次返回源程序的過程 DMA方式： 不經(jīng)過CPU而直接進行數(shù)據(jù)交換的過程中斷概述中斷法的引入，極大的提高了CPU的利用效率ARM920T內(nèi)核有兩個中斷IRQ中斷和FIQ中斷 IRQ是普通中斷用于處理一般事件，F(xiàn)IQ是快速中斷，一般用于大批量數(shù)據(jù)傳送等情況S3C2440中斷控制器有60個中斷源

2、對外提供24個外中斷輸入引腳，內(nèi)部所有設備都有中斷請求信號，例如DMA控制器、UART、IIC等等中斷概述中斷異常基本概念中斷異?；靖拍預RM的異常中斷復位(reset):當處理器的復位引腳有效時，系統(tǒng)產(chǎn)生復位中斷，程序跳到中斷處理程序處執(zhí)行。 復位中斷發(fā)生的情況:系統(tǒng)加電時系統(tǒng)復位時跳轉到復位中斷向量處(0 x00000000)未定義指令(undefined instruction):當ARM處理器或者是系統(tǒng)中的協(xié)處理器認為當前指令未定義時，產(chǎn)生未定義的指令異常處理。軟件中斷(software interrupt):有用戶定義的中斷指令，在實時操作系統(tǒng)中可以通過該機制實現(xiàn)系統(tǒng)功能的調(diào)用。A

3、RM的異常中斷指令預取中止(prefech abort):如果處理器預取的指令的地址不存在，或者該地址不允許當前指令訪問，處理器產(chǎn)生指令預取中止異常處理。數(shù)據(jù)訪問中止(data Abort):如果數(shù)據(jù)訪問指令的目標地址不存在，或者該地址不允許當前指令訪問，處理器產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問中止異常處理。外部中斷請求(IRQ):當處理器的外部中斷請求引腳有效，而且CPSR寄存器的I控制位被清除時，處理器產(chǎn)生外部中斷請求(IRQ)異常處理?？焖僦袛嗾埱?FIQ):當處理器的外部快速中斷請求引腳有效，而且CPSR寄存器的F控制位被清除時，處理器產(chǎn)生快速中斷請求(FIQ)異常處理。ARM處理器對異常中斷的響應過程進入

4、異常中斷的過程(由內(nèi)核自動完成)保存PC4值到新的異常模式的Lr中，以便處理完異常后，能正確返回原程序。保存CPSR到新的異常模式的SPSR中。強制改變Mode bits，使ARM進入相應的運行模式。強制PC值，設置成該異常模式的向量地址，從而跳轉到相應的異常處理程序處執(zhí)行程序。設置CPSR中的中斷禁止位，以禁止中斷發(fā)生。 從異常中斷返回的過程(由內(nèi)核自動完成)由鏈接寄存器LR的值恢復PC，返回到發(fā)生異常中斷的指令的下一條指令處執(zhí)行程序。 從SPSR恢復CPSR。清除中斷屏蔽位。注:當一個異常發(fā)生時,ARM處理器總是切換到ARM狀態(tài)(即非Thumb狀態(tài)). 一、進入異常 當發(fā)生異常時，除了復位

5、異常立即中止當前指令外，處理器盡量完成當前指令，然后脫離當前的程序去處理異常。ARM處理器對異常中斷的響應過程如下 ： 1、保存返回地址 將引起異常指令的下一條指令的地址保存到新的異常模式x下的R14，即R14_中，使異常處理程序執(zhí)行完后能正確返回原程序。 2、保存當前狀態(tài)寄存器CPSR的內(nèi)容 將CPSR的內(nèi)容保存到將要執(zhí)行的異常中斷對應的SPSR中，便于中斷返回時恢復處理器當前的狀態(tài)位、中斷屏蔽位以及各條件標志位。3、設置當前狀態(tài)寄存器CPSR中的相應位設置CPSR模式控制位CPSR4：0，使處理器進入相應的執(zhí)行模式；設置中斷標志位（CPSR6=1），禁止IRQ中斷；設置中斷標志位（CPSR

6、7=1）禁止FIQ中斷，當進入Reset或FIQ模式時。4、轉去執(zhí)行中斷處理程序 取相應的中斷向量給程序計數(shù)器PC，使程序開始執(zhí)行中斷處理程序。 一般地說，矢量地址處將包含一條指向相應程序的轉移指令，從而可跳轉到相應的異常中斷處理程序處執(zhí)行異常中斷處理程序 。ARM處理器對異常的響應過程可以用偽代碼描述如下 ： R14_=return link SPSR_=CPSR CPSR4：0=exception mode number CPSR5=0 /*當運行于ARM狀態(tài)時*/ CPSR6=1 /*禁止新的IRQ中斷*/if =Reset or FIQ then CPSR7=1 /*當Reset 或F

7、IQ異常中斷時*/*禁止新 的FIQ中斷*/ PC=exception vector address 注意使用異常模式下的特有寄存器 每個異常模式對應有兩個寄存器R13_、R14_分別保存相應模式下的堆棧指針、返回地址；堆棧指針可用來定義一個存儲區(qū)域保存其它用戶寄存器，在程序初始化時應該對各種模式堆棧設置，便于隨時使用。 FIQ模式還有額外的專用寄存器R8_fiqR12_fiq，使用這些寄存器可以加快快速中斷的處理速度。 二、異常返回 異常返回應執(zhí)行的操作異常處理完畢之后，ARM微處理器會執(zhí)行以下幾步操作從異常返回：將返回地址裝入PC:把連接寄存器LR的值減去相應的偏移量，然后送到PC中?；謴?/p>

8、CPSR的值:將SPSR復制回CPSR中。清除中斷屏蔽位:若在進入異常處理時設置了中斷禁止位，要在此清除。 可以認為應用程序總是從復位異常處理程序開始執(zhí)行的，因此復位異常處理程序不需要返回。嵌入式操作系統(tǒng)本章主要內(nèi)容：(1) 嵌入式操作系統(tǒng)概述(2) 嵌入式操作系統(tǒng)的功能(3) 幾種主要的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)是一種用于支持嵌入式應用程序的操作系統(tǒng)。它是一個界于應用程序和嵌入式計算機系統(tǒng)的硬件之間的程序集合，其任務是控制和管理嵌入式系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，以方便系統(tǒng)使用者。為什么要使用嵌入式操作系統(tǒng)并不是所有的嵌入式系統(tǒng)上面都需要有一個嵌入式操作系統(tǒng)。一些本身功能很簡單

9、的嵌入式系統(tǒng)出于效率和成本的考慮，常不使用嵌入式操作系統(tǒng)。但當一個嵌入式系統(tǒng)的復雜程度達到一定的水平，其硬件又具備充足的處理能力的時候，就需要使用嵌入式操作系統(tǒng)。一般說來當一個嵌入式系統(tǒng)有以下一些需求的時候就要用到嵌入式操作系統(tǒng)。1. 系統(tǒng)需要運行多個任務隨著應用的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)需要運行的任務變得越來越復雜，這時便需要引入操作系統(tǒng)的概念。操作系統(tǒng)可以給系統(tǒng)中的任務提供調(diào)度機制，使用實時調(diào)度算法完成任務調(diào)度。操作系統(tǒng)還提供內(nèi)存管理接口，用以簡化任務中需要的操作。在使用操作系統(tǒng)之后，可以方便地定制任務，并與操作系統(tǒng)一起下載到系統(tǒng)中。如果用戶的需求發(fā)生了變化，只需要改變?nèi)蝿諆?nèi)容，然后重新和操作系統(tǒng)

10、一起下載即可。2. 系統(tǒng)需要有直觀的用戶界面一些嵌入式系統(tǒng)并不是在啟動之后就默默地去運行，它們也需要同用戶進行交互。最好是能通過圖形式的用戶界面進行這種交互。這就要用到圖形界面系統(tǒng)。而圖形界面系統(tǒng)是離不開操作系統(tǒng)支持的。3. 系統(tǒng)需要有網(wǎng)絡功能在沒有操作系統(tǒng)的情況下，支持網(wǎng)絡功能并不是不可能的事情。比如TCP/IP協(xié)議就可以用硬件芯片來實現(xiàn)。但使用這樣的芯片會使成本增加，并且網(wǎng)絡協(xié)議常會不斷升級，用硬件芯片則無法同步地升級。而在有操作系統(tǒng)的嵌入式計算機系統(tǒng)中，則可以根據(jù)需要定制網(wǎng)絡協(xié)議，適應各種網(wǎng)絡環(huán)境的需求，也便于跟上網(wǎng)絡協(xié)議更新的步伐。4. 系統(tǒng)需要用到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一些移動信息設備需要使

11、用嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)解決移動計算環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理問題。比如掌上計算機、PDA、車載設備、智能手機等一些嵌入式系統(tǒng)就經(jīng)常有此類需求。而嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)則不能離開操作系統(tǒng)的支持。5. 系統(tǒng)需要不斷地進行升級和進行二次開發(fā)如果要進行某些二次開發(fā)工作，那么使用嵌入式操作系統(tǒng)是一個明智的選擇。嵌入式操作系統(tǒng)都提供了一系列供二次開發(fā)人員使用的API接口。在這些接口之上進行開發(fā)，可以免去很多繁瑣的底層開發(fā)工作，這不僅可以大大提高嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)效率。而且也提高了嵌入式應用軟件的可移植性。嵌入式操作系統(tǒng)與實時操作系統(tǒng)早期的嵌入式系統(tǒng)幾乎都用于控制目的，因此或多或少都有些實時要求。所以在那時“嵌入式操作系

12、統(tǒng)”實際上就是“實時操作系統(tǒng)（RTOS）”的代名詞。近幾年來，由于掌上計算機這類設備的出現(xiàn)，有了許多沒有實時要求的嵌入式系統(tǒng)。在這樣的背景下，“嵌入式操作系統(tǒng)”和“實時操作系統(tǒng)”就成了不同的概念。實時系統(tǒng)一個實時系統(tǒng)是能滿足以下的要求的系統(tǒng)：當外部事件到來時，計算機能立即進行處理，使得在指定的時間內(nèi)能完成對事件的處理。而且外部事件到來的時間完全是隨機的，沒有什么周期性的規(guī)律。實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)是具有實時性，能支持實時系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。它必須能保證實時任務在預定的時間內(nèi)完成。其首要任務是調(diào)度一切可以利用的資源完成實時任務。其次才著眼于提高整個計算機系統(tǒng)的使用效率。嵌入式操作系統(tǒng)和實時操作

13、系統(tǒng)之間的關系大部分嵌入式操作系統(tǒng)都是實時操作系統(tǒng)。大部分實時操作系統(tǒng)也都是嵌入式操作系統(tǒng)。它們二者間有很大的交集，我們稱屬于交集部分的操作系統(tǒng)為實時嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的主要性能指標嵌入式操作系統(tǒng)在實時系統(tǒng)中起著重要的作用，其性能的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能。各種量化的性能指標對評價一個嵌入式操作系統(tǒng)提供了客觀的依據(jù)，這些指標分為時間性能指標和存儲開銷指標兩類。1. 時間性能指標(1) 中斷響應時間(2) 中斷恢復時間(3) 任務上下文切換時間(4) 任務響應時間28中斷響應時間中斷響應時間是指從中斷發(fā)生到開始執(zhí)行用戶中斷服務程序的第一條指令之間的時間。應注意中斷延遲時間與中斷

14、響應時間的區(qū)別。前者指從中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷服務程序的第一條指令之間的時間，而后者指開始執(zhí)行用戶的中斷服務程序的第一條指令之間的時間。29中斷恢復時間中斷恢復時間是從用戶中斷服務程序結束運行到回到被中斷代碼之間的時間。中斷處理時間具體的中斷處理是由應用決定的，并不是操作系統(tǒng)的組成部分，但在這里單獨提出來的目的是讓大家對中斷處理時間的要求有個清晰的認識。30任務上下文切換時間在多任務系統(tǒng)中，任務上下文切換是指CPU的控制權由當前運行的任務轉移到另外一個就緒任務時所發(fā)生的事件。這時，當前運行的任務將轉為就緒或者等待狀態(tài)，另一個被選定的就緒任務將成為當前運行任務。任務上下文切換時間包括保存當前運行

15、任務的時間、選擇下一個任務的調(diào)度時間以及將要運行任務的恢復時間。任務切換是在實時系統(tǒng)中頻繁發(fā)生的動作，其時間的快慢直接影響到整個系統(tǒng)的實時性能。31任務響應時間任務響應時間是指從任務對應的中斷產(chǎn)生到該任務真正開始運行這一過程所花費的時間。任務響應時間又稱調(diào)度延遲。2. 存儲開銷指標在嵌入式系統(tǒng)中，存儲空間的大小也是很重要的問題。即使目前存儲器的價格在不斷下降，但基于成本和功耗的考慮，嵌入式系統(tǒng)的存儲器一般都不大。而在這有限的空間內(nèi)不僅要裝載嵌入式操作系統(tǒng)，還要裝載應用程序。因此，在嵌入式操作系統(tǒng)的設計實現(xiàn)和應用開發(fā)中，除了上述各項時間性能指標，還應關注嵌入式操作系統(tǒng)的存儲開銷，這也是嵌入式操作

16、系統(tǒng)與其他操作系統(tǒng)的明顯區(qū)別之一。嵌入式操作系統(tǒng)的存儲開銷嵌入式操作系統(tǒng)的存儲開銷分為代碼的存儲開銷和數(shù)據(jù)空間的存儲開銷兩部分。操作系統(tǒng)的代碼大小取決于多種因素，它一般與操作系統(tǒng)的功能有直接關系，從幾KB到上百KB都是可能的。操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)空間通常又被稱為操作系統(tǒng)的工作區(qū)。它由以下幾部分所構成：(1) 用于存儲操作系統(tǒng)的系統(tǒng)變量的RAM空間。這一部分空間的大小固定。(2) 用于存儲操作系統(tǒng)對象的RAM空間。在多任務的系統(tǒng)中要創(chuàng)建任務、消息隊列、事件、堆、分區(qū)、信號量、軟定時器和用戶擴展區(qū)等各種操作系統(tǒng)對象。它們的數(shù)目根據(jù)應用的需要是可變的。(3) 堆棧所需的空間。包括任務堆棧、中斷堆棧等。在多

17、任務系統(tǒng)中，每個任務都是獨立運行的，操作系統(tǒng)給每個任務提供了單獨的堆?？臻g。應用開發(fā)者決定分配給每個任務的堆?？臻g時，應盡可能使之接近實際需求量（但這實際上是一件很困難的事）。決定堆?？臻g的大小，不僅需要計算任務本身的需求（局部變量、函數(shù)調(diào)用等），如果允許中斷嵌套，則還需要計算最多中斷嵌套層數(shù)（保存寄存器、中斷服務程序中的局部變量等）。嵌入式操作系統(tǒng)的結構單一內(nèi)核結構層次結構微內(nèi)核結構操作系統(tǒng)可以最粗略地分為內(nèi)核（kernel）、設備驅動與外殼（shell）三大部分。通俗地講，內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心模塊，管理CPU的運行；而外殼是內(nèi)核的外圍模塊，對用戶發(fā)出的命令進行解釋和處理。嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核廣義

18、解釋指裝入到存儲器的嵌入式軟件中的操作系統(tǒng)部分，在這種情況下，除了操作系統(tǒng)內(nèi)核之外，嵌入式軟件還包括板級支持包，驅動程序和應用軟件 狹義解釋指嵌入式操作系統(tǒng)中負責多任務管理及任務之間進行通信的多任務處理部分。它進行任務管理（進程管理），時鐘管理，內(nèi)存管理等 1. 單一內(nèi)核結構的操作系統(tǒng)2. 層次結構的操作系統(tǒng)3. 微內(nèi)核結構的操作系統(tǒng)在單一內(nèi)核結構和層次結構兩類操作系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的功能大部分都是由系統(tǒng)內(nèi)核提供的。系統(tǒng)內(nèi)核中包含的功能很多。整個操作系統(tǒng)是一個整體。沒有再劃分內(nèi)核部分和核外部分。我們把這兩類操作系統(tǒng)統(tǒng)稱為一體化結構的操作系統(tǒng)。這樣按照操作系統(tǒng)內(nèi)核中包括的功能的多少，操作系統(tǒng)就被分

19、為了微內(nèi)核結構的操作系統(tǒng)和一體化結構的操作系統(tǒng)兩大類。微內(nèi)核結構操作系統(tǒng)的優(yōu)點(1) 內(nèi)核本身小，而且簡單，所以系統(tǒng)容易理解，容易維護。(2)系統(tǒng)的配置更為靈活方便。有利于其它軟件開發(fā)商開發(fā)各種“第三方軟件包”。(3)更重要的是，由于微內(nèi)核很小，所以CPU在內(nèi)核中運行的時間十分短暫。因而提高了系統(tǒng)的實時性。內(nèi)核是操作系統(tǒng)中靠近硬件并且享有最高特權的一層。為了適應嵌入式計算機存儲空間小的限制，嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核都盡量小型化。單內(nèi)核缺點占內(nèi)存空間大，缺乏可擴展性，維護困難，排除故障和增加新功能需要重編譯 優(yōu)點系統(tǒng)花在內(nèi)核功能切換的開銷非常小，對外來事件反應速度快 嵌入式操作系統(tǒng)的組成1. 硬件抽

20、象層硬件抽象層用于屏蔽不同硬件的特征。向下它與嵌入式系統(tǒng)的硬件直接打交道，向上它對操作系統(tǒng)內(nèi)核中的各個模塊提供了一個統(tǒng)一的接口，增強了系統(tǒng)的可移植性。當需要將嵌入式操作系統(tǒng)從一個硬件平臺移植到另一個硬件平臺上的時候只需修改硬件抽象層的程序代碼。一些嵌入式操作系統(tǒng)提供一種稱為板級支持包（Board Support Package）的軟件模塊。這種板級支持包就是一種具體化的硬件抽象層軟件。2. 操作系統(tǒng)內(nèi)核任務管理、存儲管理、任務間通信和中斷響應等幾部分功能必須放在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中。而其它的一些功能，例如時鐘管理、文件管理、電源管理、動態(tài)加載等，雖然也可以放在內(nèi)核之中，但更多的是放在內(nèi)核之外，以服

21、務任務或庫函數(shù)的形式存在。3. 核外服務在多數(shù)情況下時鐘管理、文件管理、電源管理、動態(tài)加載等一些功能是由內(nèi)核之外的服務任務來實現(xiàn)。4. 應用程序接口應用程序接口的作用是方便用戶編寫特定領域的嵌入式應用程序。嵌入式操作系統(tǒng)的類型嵌入式操作系統(tǒng)的分類原則：供應方式實時性應用按供應方式分類從嵌入式操作系統(tǒng)的供應方式上可將其分為商用型和免費型兩類。按實時性分類從嵌入式操作系統(tǒng)的實時性上可將其分為實時操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)兩類。按 應用分類從嵌入式操作系統(tǒng)的歷史淵源上可將其分為PC型嵌入式操作系統(tǒng)和非PC型嵌入式操作系統(tǒng)兩類。任務管理任務是一個具有獨立功能的程序段的一次運行活動，是操作系統(tǒng)內(nèi)核進行調(diào)度

22、的基本單位。在不支持線程的嵌入式操作系統(tǒng)中，它相當于進程，在支持線程的系統(tǒng)中它相當于線程。任務管理包括建立任務、刪除任務、掛起任務、喚醒任務、設置任務屬性、查詢?nèi)蝿諏傩浴⒄{(diào)度任務等項工作。它們可以引起任務在各種狀態(tài)之間進行轉換。在這幾項工作中任務調(diào)度是關鍵。任務狀態(tài)任務的狀態(tài)代表了任務占有系統(tǒng)資源的狀況。不同的嵌入式操作系統(tǒng)所定義的任務狀態(tài)雖然略有不同，但都有就緒、運行、阻塞等3種狀態(tài)。1. 就緒狀態(tài)：就緒狀態(tài)是任務已經(jīng)具備被運行的條件，正在等待被運行的狀態(tài)。2. 運行狀態(tài)：運行狀態(tài)是任務已經(jīng)獲得了處理器資源，正在被運行的狀態(tài)。3. 阻塞狀態(tài)：任務正在等待某種事件發(fā)生。例如等待某一資源已經(jīng)可以

23、使用的通知。任務狀態(tài)間的轉換一個任務被建立后首先進入的是就緒狀態(tài)。處于執(zhí)行狀態(tài)的任務如果需要使用某種資源并且暫時得不到滿足時，就會進入到阻塞狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的任務，如果被操作系統(tǒng)內(nèi)核中的調(diào)度程序選中，獲得了CPU的使用權后就將進入執(zhí)行狀態(tài)，在系統(tǒng)的處理器上運行。處于執(zhí)行狀態(tài)的任務如果執(zhí)行權被具有更高優(yōu)先級的任務搶占或運行時間超時，就會重新回到就緒狀態(tài)。處于阻塞狀態(tài)的任務，如果需要使用的資源系統(tǒng)已經(jīng)可以得到，那么它將轉換為就緒狀態(tài)。任務調(diào)度任務調(diào)度是在多任務環(huán)境下產(chǎn)生的一個概念。其作用是確定任務的執(zhí)行順序和執(zhí)行時間的長短。調(diào)度可被認為是在一個特定時刻用來選擇將要運行的任務及其運行時間的規(guī)則。在

24、發(fā)生以下情況后，操作系統(tǒng)內(nèi)核通常就要進行任務調(diào)度。(1) 中斷服務程序結束運行。(2) 當前運行的任務因等待某一資源而進入了阻塞狀態(tài)。(3) 某一任務進入就緒狀態(tài)。先來先服務（First Come First Serve，F(xiàn)CFS）法、輪轉法是兩種在通用操作系統(tǒng)中采用最多的調(diào)度方法。但它們不太適用于嵌入式操作系統(tǒng)。為適應實時應用的要求，嵌入式操作系統(tǒng)通常采用基于優(yōu)先級的可搶占式調(diào)度方法。采用基于優(yōu)先級的可搶占式調(diào)度方法時，每個任務被賦予一個優(yōu)先級。這個優(yōu)先級體現(xiàn)了任務對實時性的要求，任務的實時性越強，其優(yōu)先級就越高。當有優(yōu)先級更高的任務進入就緒狀態(tài)時，則當前任務立即停止運行，把CPU的使用權交

25、給這個優(yōu)先級更高的任務，使它立刻投入運行。這樣保證了CPU時刻總是在運行優(yōu)先級最高的任務。任務通信在并發(fā)環(huán)境下，若一個任務不受其它任務的影響，則稱該任務為獨立任務，若一個任務會受到其它任務的影響，則稱該任務和影響它的任務為協(xié)作任務。任務之間的影響關系有互斥、同步、數(shù)據(jù)交換等3種。這3種關系統(tǒng)稱為任務通信。(1) 互斥：互斥指多個任務不能同時使用同一資源。例如，CPU、打印機、數(shù)據(jù)等。(2) 同步：同步指一個任務能否繼續(xù)執(zhí)行需要受到另一個任務的制約。例如，打印任務必須等計算任務完成計算工作之后才能開始打印計算結果。(3) 數(shù)據(jù)交換：數(shù)據(jù)交換目的是為了在任務之間傳遞一批數(shù)據(jù)。57存儲器 stora

26、ge, memory內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存、主存、物理存儲器） 處理機能直接訪問的存儲器。用來存放系統(tǒng)和用戶的程序和數(shù)據(jù)，其特點是存取速度快，存儲方式是以新?lián)Q舊，斷電信息丟失。外存儲器（簡稱外存、輔助存儲器） 處理機不能直接訪問的存儲器。用來存放用戶的各種信息，存取速度相對內(nèi)存而言要慢得多，但它可用來長期保存用戶信息。存儲管理概述協(xié)調(diào)使用這些存儲器正是OS提要做的工作之一存儲管理概述存儲管理概述內(nèi)存的作用由存儲單元（字節(jié)或字）組成的一維連續(xù)地址空間，用來存放當前正在運行的程序的代碼或數(shù)據(jù)，是程序中指令本身（程序計數(shù)器）所指向的存儲空間 內(nèi)存空間一般分為： (1)系統(tǒng)區(qū)，存放操作系統(tǒng)，一些標準子程序

27、。 (2)用戶區(qū)，存放用戶的程序和數(shù)據(jù)等?；靖拍?1、實存儲器和虛存儲器 （1）實存儲器 實存儲器是計算機系統(tǒng)中配置的實際物理存儲器。 通常有三類： 內(nèi)存儲器（主存儲器）、外存儲器（輔助存儲器）和高速緩存（2）虛存儲器 虛存儲器有兩層含義： 指用戶程序的邏輯地址構成的地址空間； 指當內(nèi)存容量不滿足用戶要求時，采用一種將內(nèi)存空間與外存空間有機地結合在一起，利用內(nèi)外存自動調(diào)度的方法構成的一個大的存儲器，從而給用戶程序提供更大的訪問空間。2、邏輯地址和物理地址（1）邏輯地址 用戶程序經(jīng)過編譯或匯編形成的目標代碼，通常采用相對地址形式，其首地址為零，其余指令中的地址都是相對首地址而定。這個相對地址就

28、稱為邏輯地址或虛擬地址。（2）物理地址 物理地址是內(nèi)存中各存儲單元的編號，即存儲單元的真實地址，是可識別、可尋址并實際存在的。3、地址映射 為了保證CPU執(zhí)行程序指令時能正確訪問存儲單元，需要將用戶程序中的邏輯地址轉換為運行時可由機器直接尋址的物理地址，這一過程稱為地址映射或地址重定位。 地址映射又可分成兩類： （1）靜態(tài)地址映射。 （2）動態(tài)地址映射。64 單一連續(xù)區(qū)存儲管理(Single-Partition Allocation)內(nèi)存分為兩個區(qū)域： 系統(tǒng)區(qū)，用戶區(qū)。應用程序裝入到用戶區(qū)，可使用用戶區(qū)全部空間。最簡單，適用于單用戶、單任務的OS。優(yōu)點：易于管理。缺點：同單道程序一樣,內(nèi)存利用率低.用戶程序位于RAM中的操作系統(tǒng)0 xFFF.0單一連續(xù)區(qū)存儲管理原理把內(nèi)存分為