操作系統(tǒng)每章知識點(diǎn)

1、四級網(wǎng)絡(luò)工程師 操作系統(tǒng)部分1.操作系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括 硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源包括兩大類 硬件資源和軟件資源硬件系統(tǒng)：中央處理器，內(nèi)存儲器，外存儲器，以及各種類型的輸入輸出設(shè)備（鍵盤，鼠標(biāo)顯示器，打印機(jī)）軟件系統(tǒng)：各種程序和數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)又分為：應(yīng)用軟件，支撐軟件（數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)，多媒體），系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)，編譯器）集中了資源管理功能和控制程序執(zhí)行功能的一種軟件 稱為操作系統(tǒng)2.操作系統(tǒng)的任務(wù)：組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源向用戶提供各種服務(wù)功能（一方面 向程序開發(fā)和設(shè)計(jì)人員提供高效的程序設(shè)計(jì)接口 二 向使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶提供接口）3.操作系統(tǒng)的特征并發(fā)，共享，隨機(jī)4。

2、操作系統(tǒng)的功能進(jìn)程管理 存儲管理 文件管理 作業(yè)管理和設(shè)備管理，用戶接口5.操作系統(tǒng)的發(fā)展1.手工制作2.早期批處理3.多道批處理4.分時(shí)系統(tǒng)6.UNIX系統(tǒng)C語言編寫，多用戶，多任務(wù)，分時(shí)操作系統(tǒng) ，樹形文件系統(tǒng)7.個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)20世紀(jì)70年代 微軟MS DOS 單用戶單任務(wù)1984年 蘋果操作系統(tǒng)1992 微軟 交互式操作系統(tǒng)WINDOWS 3.11995 window951991 linux linux遵循UNIX標(biāo)準(zhǔn)POSIX 繼承UNIX全部優(yōu)點(diǎn)8.安卓系統(tǒng)linux2.6內(nèi)核 2007.11.5操作系統(tǒng)分類1.按用戶界面的使用環(huán)境和功能特征 批處理操作系統(tǒng)，分時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)

3、操作系統(tǒng)隨后的發(fā)展 多了 個人操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，分布式操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)：特點(diǎn) 成批處理。目標(biāo)系統(tǒng)資源利用率高 作業(yè)吞吐率高（單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理作業(yè)的個數(shù)）缺點(diǎn)：不能直接與計(jì)算機(jī)交互 不適合調(diào)試程序重點(diǎn) 1.1一般指令和特權(quán)指令運(yùn)行模式：用戶模式，特權(quán)模式 為用戶服務(wù)的用戶模式稱作為目態(tài) 為系統(tǒng)專用的特權(quán)模式稱為管態(tài)機(jī)器指令劃分為 一般指令和特權(quán)指令特權(quán)指令包括（輸入輸出指令，停機(jī)指令） 1.2 SPOOLing多道程序的基本思想是在內(nèi)存中同時(shí)保持多大作業(yè)，主機(jī)可以以交替方式同時(shí)處理多個作業(yè)分時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想：分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分為若干個小片段 稱為時(shí)間

4、片特點(diǎn)： 多路性，交互性，獨(dú)占性，及時(shí)性分時(shí)系統(tǒng)追求的目標(biāo) 是及時(shí)響應(yīng)用戶輸入的交互命令，用來衡量系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)的指標(biāo)是響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間越短越好實(shí)時(shí)系統(tǒng)是使計(jì)算機(jī)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)外部事件的請求主要目標(biāo) 在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)，對外部請求作出反應(yīng)，系統(tǒng)具有高度可靠性幾個方面的能力1實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理2.過載防護(hù)3.高可靠性嵌入式操作系統(tǒng) 高可靠性，實(shí)時(shí)性，占有資源少，智能化能源管理。易于連接，低成本個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）目標(biāo)：相互通信及資源共享 兩種模式：集中式，分布式分布式操作系統(tǒng)特征：是一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)資源的深度共享 透明性 自治性集群是分布式系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡(luò)

5、操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng) 主要不同在于：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以構(gòu)架與不同的操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)不要求對網(wǎng)絡(luò)資源透明的訪問，對本地資源和異地資源訪問區(qū)別對待分布式操作系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)單一操作系統(tǒng)對整個分布式系統(tǒng)的管理，調(diào)度智能卡操作系統(tǒng)指令集有ISO/IEC7816-4 提供的指令類型：數(shù)據(jù)管理類，通信控制類，安全控制類四個基本功能：資源管理，通信管理，安全管理，應(yīng)用管理智能卡硬件資源：CPU，存儲部件，通信接口操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu) 層次式結(jié)構(gòu) 微內(nèi)核（客戶機(jī)/服務(wù)器，典型的WINDOWS NT）操作系統(tǒng)第二章處理器的構(gòu)成： 運(yùn)算器，控制器，一系列寄存器和高速緩存運(yùn)算器：實(shí)現(xiàn)任何指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算控制器

6、：負(fù)責(zé)控制程序的運(yùn)行的流程寄存器：指令在CPU內(nèi)部作出處理的過程中的暫存數(shù)據(jù)，地址及指令信息的存儲設(shè)備。在計(jì)算機(jī)的存儲系統(tǒng)中具有最快的訪問速度高速緩存：位于CPU和物理內(nèi)存之間，一般有內(nèi)存管理單元管理，訪問速度快于內(nèi)存，低于寄存器1.處理器中的寄存器：用戶可見寄存器（數(shù)據(jù)寄存器，地址寄存器，條件碼寄存器） 控制和狀態(tài)寄存器（程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器IR，程序狀態(tài)字PSW）大致分為5類 訪問存儲器指令，算術(shù)邏輯指令，I/0指令，控制轉(zhuǎn)移指令，處理器控制指令2.特權(quán)指令 非特權(quán)指令特權(quán)指令：只能由操作系統(tǒng)使用的指令，包括啟動某設(shè)備指令，設(shè)置時(shí)鐘指令，控制中斷屏蔽的某些指令，清主存指令，建立保護(hù)指

7、令）非特權(quán)指令：用戶可以使用的2.1處理器的狀態(tài)：劃分為管態(tài)和目態(tài) 管態(tài)一般指操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，又稱為特權(quán)態(tài)，系統(tǒng)態(tài)， 目態(tài)一般指用戶程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，又稱為普通態(tài)，用戶態(tài)目態(tài)-管態(tài)的轉(zhuǎn)換 通過中斷或者異常管態(tài)-目態(tài) 通過PSW指令（修改程序狀態(tài)字）2.2程序狀態(tài)字PSW 包括（CPU的工作狀態(tài)代碼，條件碼，中斷屏蔽碼）3存儲體系 作業(yè)和程序只有存放在主存儲器（又稱內(nèi)部存儲器或者內(nèi)存）中才能運(yùn)行 3.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu) 主要考慮的三個問題：容量，速度，成本速度：寄存器，高速緩存，內(nèi)存，硬盤存儲器，磁帶機(jī)/光盤存儲器3.2存儲保護(hù) 界地址保護(hù)，存儲鍵4中斷和異常4.1中斷：CPU對系

8、統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件的響應(yīng)引起中斷的事件：中斷事件或中斷源中斷向量表：程序狀態(tài)字+指令計(jì)數(shù)器中斷技術(shù)解決了主機(jī)和外設(shè)并存工作的問題作用：能充分發(fā)揮處理器的使用效率 提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力4.2異常是由正在執(zhí)行的指令引發(fā)的中斷和異常的分類典型的中斷：時(shí)鐘中斷，輸入輸出中斷，控制臺，硬件故障；典型的異常：程序性中斷。訪管指令異常5中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的組成：中斷系統(tǒng)的硬件中斷裝置和軟件中斷處理程序1.中斷請求的接收2.中斷響應(yīng) 3.中斷處理中斷信號的接收，響應(yīng)和處理過程 簡要的歸納為：接收和響應(yīng)中斷，保護(hù)中斷斷點(diǎn)現(xiàn)場，分析中斷變量，調(diào)用中斷處理程序，中斷處理結(jié)束回復(fù)現(xiàn)場，繼續(xù)執(zhí)行5.1幾種典型的中斷

9、的處理I/0中斷，時(shí)鐘中斷，硬件故障中斷，程序性中斷，系統(tǒng)服務(wù)請求（訪管指令）5.2.中斷優(yōu)先級和中斷屏蔽多級中斷與中斷優(yōu)先級硬件決定了各個中斷的優(yōu)先級別在同一中斷優(yōu)先級中多個設(shè)備接口中同時(shí)又中斷請求時(shí) ：固定優(yōu)先數(shù)，輪轉(zhuǎn)法5.3.中斷屏蔽(可屏蔽和不可屏蔽)機(jī)器故障中斷不可屏蔽6.系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用和一般過程調(diào)用區(qū)別系統(tǒng)調(diào)用：調(diào)用程序在用戶態(tài)，被調(diào)用程序在系統(tǒng)態(tài)一般過程調(diào)用：在相同狀態(tài)（核心或者用戶態(tài)）系統(tǒng)調(diào)用分類：進(jìn)程控制類，文件操作類，進(jìn)程通信類，設(shè)備管理類，信息維護(hù)類7.I/O技術(shù)I/O結(jié)構(gòu)，通道，直接存儲器存取(DMA)，以及緩沖技術(shù)通道：代替CPU對I/O操作的控制，從而使CPU和外

10、設(shè)可以并行工作，所以稱為I/O處理機(jī)DMA技術(shù)自動控制成塊數(shù)據(jù)在內(nèi)存和I/O單元之間的傳送緩沖技術(shù)：數(shù)據(jù)暫存技術(shù)，設(shè)置一個緩沖區(qū)。采用緩沖區(qū)的根本目的：CPU處理數(shù)據(jù)的能力與設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)速度不相匹配，需要用緩沖區(qū)來緩解速度的矛盾。8.時(shí)鐘一般分為 硬件時(shí)鐘 軟件時(shí)鐘用途分為 絕對時(shí)鐘 相對時(shí)鐘（又稱間隔時(shí)鐘）操作系統(tǒng)第三章 進(jìn)程線程模型1多道程序的設(shè)計(jì)模型采用多道程序的設(shè)計(jì)可以提高CPU的利用率1.1程序的順序執(zhí)行特點(diǎn)：順序性，封閉性，程序執(zhí)行結(jié)果的確定性，程序執(zhí)行結(jié)果的可再現(xiàn)性1.2多道程序設(shè)計(jì)通常采用并行操作技術(shù)。多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境的特點(diǎn)根本目的：提高整個操作系統(tǒng)的效率。衡量系統(tǒng)效率的尺度：

11、系統(tǒng)吞吐量 指在單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所處理作業(yè)的道數(shù)。多道程序的特點(diǎn)：獨(dú)立性，隨機(jī)性，資源共享性1.3程序的并發(fā)執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行，指兩個或兩個以上的程序在計(jì)算機(jī)中同處于以開始執(zhí)行且尚未結(jié)束的狀態(tài) 并發(fā)程序在執(zhí)行期間具有相互制約關(guān)系 程序與計(jì)算不在一一對應(yīng) 并發(fā)程序執(zhí)行結(jié)果不可再現(xiàn)（宏觀上是同時(shí)進(jìn)行的，但從微觀上，在單個CPU中 仍然是順序執(zhí)行的）1.4進(jìn)程模型： 進(jìn)程控制塊的概念從操作系統(tǒng)的角度：分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程（系統(tǒng)進(jìn)程優(yōu)先級高于用戶進(jìn)程）進(jìn)程和程序的聯(lián)系和區(qū)別聯(lián)系：程序是構(gòu)成進(jìn)程的組成部分之一，從靜態(tài)角度，進(jìn)程是由程序，數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成。區(qū)別：程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動態(tài)的進(jìn)程的特性：并發(fā)，動

12、態(tài)（動態(tài)產(chǎn)生，動態(tài)消亡），獨(dú)立（相對完整的資源分配單位），交往（相互作用），異步（相互獨(dú)立 不可預(yù)知的前進(jìn)）。1.5進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換三狀態(tài)：運(yùn)行 就緒 等待就緒-運(yùn)行 進(jìn)程被調(diào)度的程序選中運(yùn)行-就緒 時(shí)間片用完運(yùn)行-等待 等待某事件發(fā)生等待-就緒 等待的事件已經(jīng)發(fā)生五狀態(tài)：運(yùn)行，就緒，阻塞，創(chuàng)建，結(jié)束狀態(tài)轉(zhuǎn)換：創(chuàng)建進(jìn)程，提交，調(diào)度運(yùn)行，釋放，超時(shí)，事件等待，事件出現(xiàn)。七狀態(tài)：運(yùn)行 阻塞，創(chuàng)建，結(jié)束，就緒掛起，阻塞掛起，就緒新引入的狀態(tài)（掛起和激活）1.6進(jìn)程控制塊PCB分為調(diào)度信息和現(xiàn)場信息調(diào)度信息包括（進(jìn)程名，進(jìn)程號，存儲信息，優(yōu)先級，當(dāng)前狀態(tài)，資源清單，消息隊(duì)列指針，進(jìn)程隊(duì)列指針，和當(dāng)

13、前打開文件）現(xiàn)場信息（程序狀態(tài)字，時(shí)鐘，界地址）進(jìn)程的組成（程序，數(shù)據(jù) 和進(jìn)程控制塊）FCB組織（線性方式，索引方式，鏈接方式）進(jìn)程的隊(duì)列（就緒隊(duì)列，等待，運(yùn)行）1.7進(jìn)程控制通過原語（由若干條指令所構(gòu)成，用來實(shí)現(xiàn)某個特定的操作）進(jìn)程控制原語：創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷進(jìn)程，掛起進(jìn)程，激活進(jìn)程，阻塞進(jìn)程，喚醒進(jìn)程，以及改變進(jìn)程優(yōu)先級。創(chuàng)建原語，撤銷原語，阻塞原語，喚醒原語。UNIX通過fork()函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程1.8線程模型 更小的獨(dú)立運(yùn)行的基本單位-線程引入線程 為了減少并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)間和空間開銷進(jìn)程擁有兩個基本屬性：是一個可擁有資源的獨(dú)立單位，又是一個可以獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位1.8.1線程的

14、基本概念是進(jìn)程中的一個實(shí)體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程，同一個進(jìn)程的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行線程特性：每個線程有一個唯一的標(biāo)識符合一張線程描述表。 不同的線程可以執(zhí)行相同的程序。 同一個進(jìn)程中的各個線程共享該進(jìn)程的內(nèi)存地址空間 線程是處理器的獨(dú)立調(diào)度單位 多個線程可以并發(fā)執(zhí)行線程的好處：花費(fèi)時(shí)間少 創(chuàng)建的速度比進(jìn)程塊，系統(tǒng)開銷少，兩現(xiàn)成的切換花費(fèi)時(shí)間少 能獨(dú)立運(yùn)行線程和進(jìn)程比較線程又稱為 輕量級進(jìn)程 傳統(tǒng)的進(jìn)程稱為重量級進(jìn)程調(diào)度：線程作為調(diào)度和分派的基本單位，吧進(jìn)程作為資源擁有的基本單位。并發(fā)性：擁有資源：線程不擁有系統(tǒng)資源系統(tǒng)開銷：進(jìn)程的開銷遠(yuǎn)大于線程的開銷

15、1.8.2線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制第一種：用戶級線程 不依賴于內(nèi)核 LINUX第二種：內(nèi)核級線程 依賴內(nèi)核 windows第三種：混合實(shí)現(xiàn)方式 solaris1.9進(jìn)程（線程）調(diào)度一般分為：高級調(diào)度（作業(yè)調(diào)度），中級調(diào)度，低級調(diào)度（進(jìn)程（線程）調(diào)度）進(jìn)程（線性）調(diào)度即處理機(jī)調(diào)度2.0調(diào)度算法的設(shè)計(jì)原則2.0.1進(jìn)程行為：當(dāng)一個進(jìn)程等外部設(shè)備完成工作而被阻塞的行為屬于I/O某些花費(fèi)了絕大多數(shù)時(shí)間在計(jì)算上面的 稱為計(jì)算密集型在等待I/0花費(fèi)了絕大多數(shù)的時(shí)間 稱為I/0密集型 系統(tǒng)分類：通常分為 批處理 交互式 實(shí)時(shí)系統(tǒng)2.1調(diào)度算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)公平，系統(tǒng)策略的強(qiáng)制執(zhí)行 另一個就是保持系統(tǒng)的所有部分盡可能忙碌通

16、常檢查三個指標(biāo)：吞吐量，周轉(zhuǎn)時(shí)間，CPU利用率周轉(zhuǎn)時(shí)間：從一個批處理作業(yè)提交時(shí)刻開始直到改作業(yè)完成時(shí)刻為止統(tǒng)計(jì)的平均時(shí)間2.2進(jìn)程（線程）調(diào)度算法先來先服務(wù)（非搶占式）最短作業(yè)優(yōu)先（非搶占式）最短剩余時(shí)間優(yōu)先（搶占式 SPTN）輪轉(zhuǎn)法（R-R）分成一個個時(shí)間片 影響時(shí)間片的因素（系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，就緒進(jìn)程的數(shù)目，計(jì)算機(jī)的處理能力）應(yīng)該將時(shí)間片設(shè)為20-50ms最高優(yōu)先級算法多級反饋隊(duì)列算法（綜合了先進(jìn)先出，時(shí)間片，可搶占式）最短進(jìn)程優(yōu)先實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度算法1）速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS）2）最早最終時(shí)限優(yōu)先調(diào)度（EDF） 第四單元 并發(fā)與同步進(jìn)程進(jìn)程間的同步和互斥關(guān)系進(jìn)程同步是指多個進(jìn)程中發(fā)生的事件

17、存在某種時(shí)序關(guān)系，必須協(xié)同工作，相互配合，以共同的完成一個任務(wù)進(jìn)程互斥是指由于共享資源所要求的排他性，進(jìn)程間要相互競爭，以使用這些互斥資源進(jìn)程互斥的解決方法：由競爭各方平等協(xié)商，二引入進(jìn)程管理者臨界資源是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的需要互斥使用的硬件或軟件資源計(jì)算機(jī)中的資源共享的程度可分為三次：互斥，死鎖，饑餓?；コ?是指多個進(jìn)程不能同時(shí)使用同一個資源。死鎖 是指避免多個進(jìn)程互不相讓，避免出現(xiàn)都得不到足夠資源的情況饑餓 避免某些進(jìn)程一直得不到資源或得到資源的概率很小臨界資源訪問過程分成：進(jìn)入?yún)^(qū)，臨界區(qū)，退出區(qū)，剩余區(qū)。遵循的準(zhǔn)則：空閑則入，忙澤等待，有限等待，讓權(quán)等待管程：一個管程由 過程 變量 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

18、等組成的集合一個管程由四個部分組成：管程名稱，共享數(shù)據(jù)的說明，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的一組進(jìn)程和對公共享數(shù)據(jù)賦初值的語句管程三個主要特征：模塊化 抽象數(shù)據(jù)類型 信息隱蔽進(jìn)程通信：解決進(jìn)程之間的大量信息通信的問題：共享內(nèi)存，消息機(jī)制，以及通過共享文件進(jìn)行通信（管道通信） 都是高級通信原語。共享內(nèi)存：設(shè)有一個公共內(nèi)存區(qū)消息機(jī)制：消息緩沖通信（要用發(fā)送消息原語，接收消息原語） 信箱通信（可存信件數(shù)，已有信件數(shù)，可存信件的指針） 管道通信（UNIX 就是連接兩個進(jìn)程之間的一個打開的共享文件） 優(yōu)點(diǎn)：傳輸數(shù)據(jù)量大 但通信速度慢操作系統(tǒng)第五章 內(nèi)存管理1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器分為兩類：內(nèi)存儲器和外存儲器，處理器可

19、以直接訪問內(nèi)存 但不能直接訪問外存。CPU通過啟動相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備后才能使外存和內(nèi)存交換信息。對于內(nèi)存速度和容量的要求是：內(nèi)存的直接存取速度盡量快到與CPU取指速度相匹配，其容量達(dá)到能裝下當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)1.1存儲管理的任務(wù)：存儲器由內(nèi)存和外存組成。內(nèi)存空間由存儲單元組成的一堆連續(xù)的地址空間，簡稱內(nèi)存空間。內(nèi)存空間一般分為：系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)1.2存儲管理的主要任務(wù)：1.內(nèi)存的分配和回收. 位示圖法，空閑頁面表，空閑塊表 內(nèi)存分配兩種方式：靜態(tài)分配（程序運(yùn)行前）和動態(tài)分配（在目標(biāo)模塊裝入時(shí)確定并分配的）。 2.存儲共享：兩個或多個進(jìn)程共用內(nèi)存中的相同區(qū)域。內(nèi)容包括：代碼共享和數(shù)據(jù)共享。 3

20、.存儲保護(hù)：為多個程序共享內(nèi)存提供保障，使得內(nèi)存的各程序只能訪問其自己的區(qū)域，避免各程序間的相互干擾。分為地址越界保護(hù)，和權(quán)限保護(hù)。 4.擴(kuò)充內(nèi)存容量：在邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量2 地址轉(zhuǎn)換：邏輯地址 從0開始 絕對地址就是物理地址。分為 地址重定位 把邏輯地址裝換成絕對地址。 靜態(tài)重定位 把程序的指令地址和數(shù)據(jù)地址全部轉(zhuǎn)換程絕對地址。在程序執(zhí)行前完成 動態(tài)重定位 直接把程序裝入到分配的內(nèi)存區(qū)域中，每當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)都由硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將指令中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為絕對地址由于地址轉(zhuǎn)換是在程序執(zhí)行時(shí)動態(tài)完成的 故稱為 動態(tài)重定位3.內(nèi)存管理方案：單一用戶（連續(xù)區(qū)）管理，分區(qū)管理，頁式管理，段式管理，段

21、頁式管理4.分區(qū)存儲管理方案：把內(nèi)存劃分為若干個連續(xù)區(qū)域，每個分區(qū)裝入一個運(yùn)行的程序。分區(qū)的方式歸納成 固定分區(qū)和可變分區(qū)。固定分區(qū)，在程序運(yùn)行時(shí)必須提供對內(nèi)存資源的最大申請量?？勺兎謪^(qū)：在裝入程序時(shí)劃分內(nèi)存分區(qū)，可變分區(qū)有較大的靈活性，比固定分區(qū)有更好地內(nèi)存利用率。 移動技術(shù)：解決碎片問題的辦法是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行碎片整理。移動技術(shù)可以集中分散的空閑區(qū)，提高內(nèi)存的利用率，便于作業(yè)動態(tài)擴(kuò)充內(nèi)存。缺點(diǎn)：移動技術(shù)會增加系統(tǒng)的開銷，移動是有條件的。4.1可變分區(qū)的實(shí)現(xiàn)：硬件設(shè)置兩個專用的控制寄存器：基址寄存器（起始地址）和限長寄存器（存放長度）?？臻e分區(qū)的分配策略：最先適應(yīng)算法，最優(yōu)適應(yīng)算法，最壞適應(yīng)

22、算法，下次適應(yīng)算法。分區(qū)的保護(hù)：系統(tǒng)設(shè)置界限寄存器，保護(hù)鍵方法分區(qū)管理方案的優(yōu)缺點(diǎn)：可變分區(qū)的內(nèi)存利用率比固定分區(qū)高 缺點(diǎn)：內(nèi)存使用仍不充分，并且存在較為嚴(yán)重的碎片問題，浪費(fèi)處理機(jī)時(shí)間覆蓋技術(shù)和交換技術(shù)覆蓋技術(shù)和交換技術(shù)的主要區(qū)別是控制交換的方式不同，前者主要是在早期的系統(tǒng)中，而后者目前主要用于小型分時(shí)系統(tǒng)。交換技術(shù)又稱為對換技術(shù)：進(jìn)程從內(nèi)存移到磁盤并再移回內(nèi)存稱為交換。交換技術(shù)多用于分時(shí)系統(tǒng)中。缺點(diǎn)：在交換時(shí)需要花費(fèi)大量的CPU時(shí)間，影響對用戶的響應(yīng)時(shí)間。頁式存儲管理方案頁式存儲器使用的邏輯地址由兩部分組成，頁號和頁內(nèi)地址。塊號=字號*字長+位號地址轉(zhuǎn)換與塊表物理地址=內(nèi)存塊號*塊長+頁內(nèi)地

23、址頁表：多級頁表，大多數(shù)操作系統(tǒng)采用二級頁表， 散列頁表 反置頁表 快表（當(dāng)要按給定的邏輯地址進(jìn)行讀寫時(shí)，必須訪問兩次內(nèi)存，第一次按頁號讀出頁表中對應(yīng)的塊號，第二次按計(jì)算出來的絕對地址進(jìn)行讀寫） 為了提高存取速度 采用兩種方法：一種是在地址映射機(jī)制中增加一組高速寄存器保存頁表，另一方法是在地址映射機(jī)制中增加一個小容量的聯(lián)想存儲器（相聯(lián)存儲器）虛擬存儲技術(shù)與虛擬頁式存儲管理方案的實(shí)現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)：利用大容量的外存來擴(kuò)充內(nèi)存 簡稱虛存虛擬存儲技術(shù)同交換技術(shù)在原理上市類似的：交換技術(shù)是以進(jìn)程為單位進(jìn)行的，而虛擬存儲一般是以頁或段為單位虛擬頁式存儲管理（頁號，有效號，頁框號，訪問位，修改位，保護(hù)位，禁

24、止緩存位）缺頁中斷：要訪問的頁面不在內(nèi)存中。頁面調(diào)度策略：調(diào)入策略（外存調(diào)入內(nèi)存），置業(yè)策略和置換策略。置換策略分為（固定分配局部置換，可變分配全局置換，可變分配局部置換）頁面置換算法： 剛被調(diào)出的頁面又要立即要用，因而又要把他裝入，頻繁的調(diào)度，這種現(xiàn)象稱為抖動或者顛簸頁面置換算法有：先進(jìn)先出頁面置換算法(fifo)，最近最少使用頁面算法（LRU），最近最不常使用頁面置換算法（LFU），理想頁面置換算法（OPT），最近未使用頁面置換算法（NRU），第二次機(jī)會頁面置換算法，時(shí)鐘頁面置換算法（clock）缺頁中斷率：影響缺頁中斷率的因素：分配給程序的內(nèi)存塊數(shù)，頁面的大小。程序編制方法，頁面置換算法

25、。段式和段頁式存儲管理方案：系統(tǒng)將內(nèi)存空間動態(tài)分為若干個長度不同的區(qū)域，每個區(qū)域稱作一個物理塊，每個物理塊在內(nèi)存中有一個起始地址 稱作段首止，從0開始編址。用戶程序的邏輯地址由段號和段內(nèi)地址組成。自己細(xì)看*段式存儲 操作系統(tǒng)第六單元 文件管理文件：解釋成為一組帶有標(biāo)識的，在邏輯意義有完整的意義的信息項(xiàng)的序列，這個標(biāo)識為文件名，信息項(xiàng)是構(gòu)成文件內(nèi)容的基本單位。文件系統(tǒng)的文件名：solaris的UFS 長度可達(dá)255個字符，F(xiàn)AT12(MS-DOS 8個字符，外加句點(diǎn)和3個字符的拓展名，NTFS也可達(dá)到255個字符)FAT12不區(qū)分大小寫 EXT2區(qū)分大小寫。FAT12只使用ACSII，MS-DO

26、S和windows 2000/XP對不同的后綴有特定的解釋。文件系統(tǒng)：是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一中軟件。文件系統(tǒng)還負(fù)責(zé)對文件的按名存取。文件分類：按文件的用途：系統(tǒng)文件，庫函數(shù)文件，用戶文件 按文件組織形式 普通文件 目錄文件 特殊文件一些常見的文件分類格式：按文件的保護(hù)方式：只讀文件，讀寫文件，可執(zhí)行文件，無保護(hù)文件信息流向 ：輸入，輸出，輸入輸出按存放時(shí)限 ：臨時(shí)，永久，檔案文件按文件的介質(zhì)類型：磁盤文件，磁帶文件，卡片文件，打印文件組織結(jié)構(gòu)：邏輯文件（流式文件和記錄式文件） 物理結(jié)構(gòu)（順序文件，鏈接文件，索引文件）UNIX類操作系統(tǒng)的文件分類：普通文件，目錄文件，特殊文件文件的結(jié)構(gòu)

27、文件的邏輯結(jié)構(gòu)：分為三類 無結(jié)構(gòu)的字符流式文件，定長記錄文件和不定長記錄文件。定長記錄文件和不定長記錄文件統(tǒng)稱為記錄式文件。流式文件：是有序字符的集合，UNIX是流式文件結(jié)構(gòu)。記錄式文件：是一組有序記錄的集合。構(gòu)成文件的基本單位是記錄，記錄式文件分為：定長記錄文件和不定長記錄文件文件的物理結(jié)構(gòu)：常見的文件的物理結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)，鏈接結(jié)構(gòu)，索引結(jié)構(gòu)，I節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。windows的FAT文件系統(tǒng)采用的是鏈接結(jié)構(gòu)。文件的存儲介質(zhì)：文件在存儲設(shè)備上的存取，順序存取設(shè)備（磁帶），隨機(jī)存取設(shè)備（典型設(shè)備磁盤） 磁盤上每個物理塊的位置可以用柱面號，磁頭號，扇區(qū)號表示。一次訪問磁盤的時(shí)間由尋道時(shí)間，旋轉(zhuǎn)定位時(shí)間，

28、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間所組成。文件的存取方式：順序存取，隨機(jī)存?。ㄓ址Q為直接存取）。UNIX系統(tǒng)采用了順序存取和隨機(jī)存取兩種方法。文件目錄：文件系統(tǒng)的一個特點(diǎn)是按名存取，為了管理大量文件，為每個文件都設(shè)置了一個描述性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-文件控制塊（FCB），把所有文件的文件控制塊有機(jī)組織起來，就構(gòu)成了文件控制塊的一個有序集合，稱為文件目錄。目錄文件：文件目錄以文件的形式保持起來，這個文件就被稱為目錄文件。目錄文件是長度固定的記錄式文件。文件目錄結(jié)構(gòu)一般吧文件目錄設(shè)計(jì)成一級目錄，二級目錄結(jié)構(gòu)，多級目錄結(jié)構(gòu)。二級目錄分為兩級：主文件目錄，用戶文件目錄 缺點(diǎn)：增加了系統(tǒng)開銷樹形目錄：高層次為根目錄，最底層為文件。樹形目

29、錄優(yōu)點(diǎn)：便于分類，層次清楚，解決了文件重命名問題，查找搜索速度快。一個UNIX系統(tǒng)的根目錄由bin,etc,lib,tmp,usr路徑名：當(dāng)前正在使用的目錄：當(dāng)前目錄有兩種路徑檢索的方法：一種是全路徑名（又稱為絕對路徑名），另一種是相對路徑。文件目錄的改進(jìn)：FCB分為符號目錄項(xiàng)和基本目錄項(xiàng)。目錄項(xiàng)分解法優(yōu)點(diǎn)：減少了訪問磁盤的次數(shù)，提高了文件目錄檢索速度。存儲空間的分配與回收四種不同的方案位示圖，空閑塊表，空閑塊鏈表，成組鏈接成組鏈接的管理方式比普通的鏈接方式效率高。實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的表目系統(tǒng)打開文件表用戶打開文件表關(guān)系：用戶打開文件表指向了系統(tǒng)打開文件表。記錄的成組與分解：大概看看 158頁文件的

30、操作建立文件：用戶名，文件名，存取方式，存儲設(shè)備類型，記錄格式，記錄長度。建立文件的實(shí)質(zhì)是建立文件的文件控制塊FCB文件的保護(hù)和安全文件的共享在多級目錄中 鏈接法是常用的實(shí)現(xiàn)文件共享技術(shù)，矩形表示目錄，圓圈表示文件UNIX采用了別名的方式文件的保護(hù)建立副本，定時(shí)轉(zhuǎn)儲。規(guī)定文件的存取權(quán)限（采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，存取控制表）文件的存取權(quán)限1.存取控制矩陣2.二級存取控制3.UNIX中的文件存取權(quán)限（文件屬主或文件擁有者(owner)，文件屬組的同組用戶(group)，其他用戶(other)）文件的保密措施：1.隱蔽文件目錄 2.設(shè)置口令 3.使用密碼文件系統(tǒng)的性能物理基礎(chǔ)是磁盤設(shè)備常見的提高文件系統(tǒng)的

31、技術(shù)：塊高速緩存，磁盤空間的合理分配，對磁盤調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)化磁盤的驅(qū)動調(diào)度：磁盤的存取訪問時(shí)間：尋道時(shí)間，旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間，傳輸時(shí)間。設(shè)計(jì)磁盤調(diào)度算法考慮的因素：公平性 高效性1）移臂調(diào)度：根據(jù)訪問者指定的柱面位置來決定執(zhí)行的次序，目的在于減少操作中的尋找時(shí)間。一般采用以下幾種移臂調(diào)度算法：先來先服務(wù)（FCFS），最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF），掃面算法（SCAN），循環(huán)掃描算法（S-SCAN）RAID技術(shù)：RAID0采用多個磁盤并行以提高讀寫速度，1用磁盤鏡像的方法提高存儲的可靠性，2和3以位或者字節(jié)作為并行單位，4的并行單位是塊。WINDOWS 的FAT和UNIX系統(tǒng)FAT（file all

32、ocation table） 簡單的目錄結(jié)構(gòu)，三個版本：FAT-12，-16，-32，F(xiàn)AT系統(tǒng)以簇為單位分配，引導(dǎo)扇區(qū)，文件分配表，根目錄（大小為32字節(jié)）UNIX文件系統(tǒng)三級索引結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)第七單元 I/O設(shè)備管理輸入輸出設(shè)備（I/O設(shè)備）也稱為外部設(shè)備，狹義的I/O設(shè)備不包括外存設(shè)備，廣義的就是上述所說設(shè)備管理師操作系統(tǒng)總體性能的重要決定因素 重要表現(xiàn)指標(biāo)和常見瓶頸之一。設(shè)備管理的任務(wù)：CPU性能越高，I/O設(shè)備性能同CPU性能不匹配的反差也越大。操作系統(tǒng)通過緩沖技術(shù)，中斷技術(shù)，虛擬技術(shù)解決這一問題。設(shè)備的分類：按設(shè)備的使用特性分類：I/O設(shè)備和存儲設(shè)備。I/O設(shè)備室計(jì)算機(jī)與外部世界交換

33、信息的設(shè)備。調(diào)制解調(diào)器和網(wǎng)絡(luò)適配器也處于I/O設(shè)備。用于構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。存儲設(shè)備是計(jì)算機(jī)用來存放信息的設(shè)備 如磁帶，磁盤，光盤，U盤， 按設(shè)備的信息組織方式來劃分：字符設(shè)備和塊設(shè)備 鍵盤，終端，打印機(jī)等以字符為單位組織的和處理信息的設(shè)備為字符設(shè)備，而磁盤，磁帶等以數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信息的為塊設(shè)備。 按設(shè)備的共享性分類：共享設(shè)備，獨(dú)占設(shè)備，虛擬設(shè)備。磁盤是典型的共享設(shè)備，獨(dú)占設(shè)備的使用效率低是造成死鎖的條件之一，為此引入了虛擬設(shè)備的概念，虛擬設(shè)備是指虛擬技術(shù)吧獨(dú)占設(shè)備改造成可以由多個進(jìn)程共享的設(shè)備，SPOOLING技術(shù)室非常重要的虛擬設(shè)備技術(shù)。I/O硬件組成： I/O端口地址主要有兩

34、種編止方式：內(nèi)存映射編址和I/O獨(dú)立編址。I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式程序直接控制方式，中斷控制方式，DMA方式，通道控制方式。程序直接控制方式：優(yōu)點(diǎn) CPU和外設(shè)的操作能通過狀態(tài)信息得到同步 缺點(diǎn)是CPU效率較低。適用于那些CPU執(zhí)行速度較慢，外圍設(shè)備少的系統(tǒng)，如單片機(jī)。中斷控制方式：CPU與外設(shè)大部分時(shí)間內(nèi)并行工作，具有實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，及時(shí)處理異常情況，提高計(jì)算機(jī)的可靠性。DMA方式：直接內(nèi)存訪問，是一種完全由硬件執(zhí)行I/O數(shù)據(jù)交換的工作方式，DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU，而直接在內(nèi)存和I/O設(shè)備之間進(jìn)行。DMA方式分為三個階段：傳送前預(yù)處理，數(shù)據(jù)傳送，傳送后

35、處理。 通道控制方式：可以實(shí)現(xiàn)對外圍設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，目的是為了進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)輸入輸出對整個系統(tǒng)運(yùn)行效率的影響?？煞譃槿N通道：選擇通道，數(shù)組多路通道，字節(jié)多路通道。 選擇通道和數(shù)組多路通道都是以數(shù)據(jù)塊為單位。I/O軟件的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)最關(guān)鍵目標(biāo)：設(shè)備獨(dú)立性I/O軟件一搬分為四層：中斷處理程序，設(shè)備驅(qū)動程序，與設(shè)備無關(guān)的操作系統(tǒng)軟件，用戶級軟件。與設(shè)備無關(guān)的系統(tǒng)軟件（統(tǒng)一命名，設(shè)備保護(hù)，提供與設(shè)備無關(guān)的邏輯塊，緩沖，存儲設(shè)備的塊分配，獨(dú)占設(shè)備的分配與釋放，出錯處理）獨(dú)占設(shè)備：SPOOLING系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中處理獨(dú)占設(shè)備的一種方法。典型的I/O技術(shù)緩沖技術(shù)和設(shè)備分配技術(shù)，SPOOLINH技術(shù)，DMA和通道技術(shù)緩存技術(shù)是以空間換時(shí)間。緩沖區(qū)的設(shè)置：緩沖區(qū)可以由硬件實(shí)現(xiàn) 稱為硬緩沖 通常在（打印機(jī)中）緩沖區(qū)也可以由軟件實(shí)現(xiàn)： 通常采用單緩沖，雙緩沖，多緩沖，緩沖池技術(shù)。設(shè)備分配技術(shù)：設(shè)備分配算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)設(shè)備表SDT，設(shè)備控制表DCT，控制器控制表COCT,通道控制表CHCT設(shè)備分配的原則：考慮設(shè)備