西安科技大學(xué)《計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)》資源管理技術(shù)

第4章資源管理技術(shù)所謂操作系統(tǒng)就是能有效地管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為用戶創(chuàng)造良好工作環(huán)境的系統(tǒng)軟件。4.1操作系統(tǒng)的概念一、操作系統(tǒng)的功能與任務(wù)

OS是最基本的、核心的系統(tǒng)軟件，是加在系統(tǒng)硬件上的第一層軟件，是硬件的首次擴(kuò)充。其作用有如下幾個(gè)方面：（1）管理系統(tǒng)資源（2）為用戶提供資源共享的條件和環(huán)境，并對(duì)資源的使用進(jìn)行合理調(diào)度（3）提供輸入輸出的方便環(huán)境，提供良好的用戶界面（4）規(guī)定用戶的接口，進(jìn)行各種錯(cuò)誤處理操作系統(tǒng)的五大功能

操作系統(tǒng)功能：文件管理進(jìn)程管理存儲(chǔ)器管理作業(yè)管理設(shè)備管理二、OS的發(fā)展過(guò)程1、第一階段（手工操作階段）輸入紙帶（卡片）、電傳打字機(jī)輸出結(jié)果、在控制臺(tái)上用搬鍵輸入命令等；沒(méi)有OS，只能用機(jī)器指令控制、操作計(jì)算機(jī)；用戶獨(dú)占整個(gè)系統(tǒng)資源，利用率低；CPU等待人工操作；用戶既是操作員又是程序員；既用戶必須是計(jì)算機(jī)專家；主要用于科學(xué)計(jì)算。面臨的問(wèn)題：人機(jī)矛盾日益突出、系統(tǒng)資源利用率低。2、第二階段（成批處理系統(tǒng)）

為解決人機(jī)矛盾，提高資源利用率，人們很自然想到：讓計(jì)算機(jī)保持不間斷工作、減少人工干預(yù)程度。于是產(chǎn)生了把“零散的單一程序處理”變?yōu)椤凹械某膳绦蛱幚怼钡奶幚矸绞?。“批處理”操作系統(tǒng)由此而產(chǎn)生；被稱為“第1代操作系統(tǒng)”。面臨的問(wèn)題：

高速CPU和低速I(mǎi)/O的矛盾加劇。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CPU處理速度提高很快，但I(xiàn)/O的速度卻很慢，系統(tǒng)整體效率沒(méi)有得到應(yīng)有的提高。3、第3階段（執(zhí)行程序系統(tǒng)和多道的引入)

為解決高速CPU和低速I(mǎi)/O不匹配的矛盾，在硬、軟件資源方面做了巨大的改進(jìn)，由此誕生了許多新技術(shù)：

高質(zhì)量、高效率的高級(jí)語(yǔ)言編譯器：

FORTRAN、COBOL、PASCAL等；分時(shí)系統(tǒng)將CPU劃分為很小的時(shí)間片，采用循環(huán)輪作方式處理多道程序；CPU和I/O的并行處理技術(shù)；包括：通道技術(shù)、緩沖技術(shù)、多道處理技術(shù)、中斷技術(shù)等。

由此產(chǎn)生了第三代操作系統(tǒng)。系統(tǒng)特點(diǎn)：多道處理一個(gè)CPU同時(shí)處理多個(gè)程序；同時(shí)將多個(gè)程序裝入內(nèi)存、并同時(shí)運(yùn)行的機(jī)制；大大提高了CPU的利用率；通道技術(shù)將I/O處理從CPU的控制下獨(dú)立出來(lái)的一套處理機(jī)制，也稱為“I/O處理機(jī)”；CPU不再直接控制I/O設(shè)備，而是通過(guò)通道去控制，從而實(shí)現(xiàn)了CPU和I/O設(shè)備之間的并行工作，緩解了CPU和I/O速度不匹配的矛盾；中斷技術(shù)在程序運(yùn)行中，出現(xiàn)了某種緊急事件，必須暫時(shí)中止現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處理此事件，然后再恢復(fù)中斷程序的運(yùn)行技術(shù)。操作特點(diǎn)：操作更加簡(jiǎn)單；例如，MS-DOS、UNIX、WINDOWS；功能更加強(qiáng)大；五大功能由此實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用程序豐富多彩；計(jì)算機(jī)應(yīng)用已廣泛涉及到各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域。面臨的問(wèn)題：CPU利用率低的矛盾更加激化。現(xiàn)有處理技術(shù)和手段已不適應(yīng)應(yīng)用的實(shí)時(shí)處理需求。三、操作系統(tǒng)的分類（訪問(wèn)方式）

1、多道批處理操作系統(tǒng)(BatchProcessing)2、分時(shí)操作系統(tǒng)(TimeSharing)3、實(shí)時(shí)系統(tǒng)(RealTime)4、通用操作系統(tǒng)5、多窗口系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)：解決：用戶操作速度太慢與計(jì)算機(jī)處理速度極快之間的矛盾，提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的吞吐量，提高了系統(tǒng)資源的利用率。特點(diǎn)：不需人工干預(yù)，進(jìn)行批量處理。批處理系統(tǒng)又分為單道批處理系統(tǒng)和多道批處理系統(tǒng)。

缺點(diǎn)：處理過(guò)程中，用戶不能干預(yù)。分時(shí)系統(tǒng)：分時(shí)系統(tǒng)是多道程序的變種，每個(gè)用戶都通過(guò)一個(gè)聯(lián)機(jī)終端使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

分時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的區(qū)別：在批處理系統(tǒng)中，一個(gè)作業(yè)可以長(zhǎng)時(shí)間地占用CPU直至該作業(yè)執(zhí)行完成；而在分時(shí)系統(tǒng)中，一個(gè)作業(yè)只能在屬于它的那個(gè)時(shí)間片內(nèi)使用CPU，時(shí)間一到，系統(tǒng)將剝奪作業(yè)的CPU使用權(quán)，把CPU分配給其他的作業(yè)使用。特點(diǎn)：同時(shí)性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性必須考慮：系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。系統(tǒng)核心：時(shí)間片輪流調(diào)度技術(shù)。影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的因素：用戶數(shù)目，時(shí)間片的長(zhǎng)短以及作業(yè)調(diào)度所必須的系統(tǒng)開(kāi)銷等。例：有人說(shuō)：“分時(shí)系統(tǒng)中分時(shí)時(shí)間片的長(zhǎng)短問(wèn)題無(wú)所謂，并不影響終端用戶得到的及時(shí)響應(yīng)。”結(jié)論：分時(shí)時(shí)間片的長(zhǎng)短問(wèn)題是一個(gè)重要問(wèn)題，它將直接影響用戶得到的及時(shí)響應(yīng)?！睂?shí)時(shí)系統(tǒng)：（特殊的分時(shí)系統(tǒng)）分類：實(shí)時(shí)過(guò)程系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。

特點(diǎn)：對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的限制，要求計(jì)算機(jī)能對(duì)外部隨機(jī)事件做出及時(shí)響應(yīng)，并處理。

采用：時(shí)間片分時(shí)技術(shù)。

特點(diǎn)：及時(shí)性、同時(shí)性、獨(dú)立性、交互性。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的區(qū)別：實(shí)時(shí)系統(tǒng)專用性很強(qiáng)，交互能力較差，用戶數(shù)量有限；分時(shí)系統(tǒng)通用性很強(qiáng)，交互能力很強(qiáng)，允許用戶運(yùn)行或修改應(yīng)用程序。

最大區(qū)別：系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。分時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可以長(zhǎng)一點(diǎn)，以用戶可以忍受的范圍為限，一般2--3秒；實(shí)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間短得多，一般毫秒級(jí)，甚至微秒級(jí)。通用操作系統(tǒng)：

兼有批處理、分時(shí)處理和實(shí)時(shí)處理三者或其中的兩者的功能。5。多窗口操作系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境信息共享界面友好4.2多道程序設(shè)計(jì)程序單道程序、多道程序、順序程序、并發(fā)程序順序程序與并發(fā)程序的特征進(jìn)程進(jìn)程的特征、性質(zhì)、狀態(tài)及轉(zhuǎn)換、線程1、程序的有關(guān)概念程序（Program）

是為解決某個(gè)問(wèn)題用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或命令設(shè)計(jì)、編寫(xiě)的一系列指令的有序集合。程序的順序執(zhí)行

一個(gè)程序通常分為若干個(gè)具有一定獨(dú)立性的程序段，這些程序段是按邏輯步驟編排的，只有當(dāng)當(dāng)前程序段執(zhí)行完成后，才將控制權(quán)轉(zhuǎn)交到下一個(gè)程序段并執(zhí)行下一個(gè)程序段。程序順序執(zhí)行舉例一設(shè)有一個(gè)程序有三個(gè)程序段，分別執(zhí)行

I（輸入）、C（計(jì)算）和P（輸出）操作。執(zhí)行順序?yàn)椋?/p>

ICP

只有‘輸入’了數(shù)據(jù)，才能‘計(jì)算’這些數(shù)據(jù)，也只有‘計(jì)算’產(chǎn)生了結(jié)果，才能‘輸出’它們。這些邏輯關(guān)系（順序）是不能隨意改變的。

結(jié)果

數(shù)據(jù)

程序順序執(zhí)行舉例二

假設(shè)有n個(gè)作業(yè)，每個(gè)作業(yè)都由三個(gè)程序段：輸入段Ii、計(jì)算段Ci、輸出段Pi。在早期單道程序系統(tǒng)中，作業(yè)執(zhí)行流為：作業(yè)1I1C1P1

作業(yè)2I2C2P2

作業(yè)nInCn

Pn作業(yè)執(zhí)行順序單道程序處理及特性一次只處理一個(gè)程序。該程序獨(dú)享系統(tǒng)資源。單個(gè)程序的特性：

1、順序性操作按程序規(guī)定的順序執(zhí)行。2、封閉性程序在執(zhí)行過(guò)程中獨(dú)享系統(tǒng)資源，不受外界因素的干擾和影響。3、可再現(xiàn)性只要初始條件相同，無(wú)論以何種方式、速度、重復(fù)執(zhí)行多少次，結(jié)果是相同的。多道程序處理及特性同時(shí)將多個(gè)程序裝入內(nèi)存，并同時(shí)處理它們，整個(gè)系統(tǒng)資源為多個(gè)程序共享。由于多道程序具有并發(fā)的特點(diǎn)，在任一時(shí)刻，系統(tǒng)內(nèi)部（內(nèi)存）同時(shí)運(yùn)行著多個(gè)程序；受系統(tǒng)資源的制約，每個(gè)程序處理過(guò)程的行為是不確定的（系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)因此而不同）。例如，第Ii個(gè)程序的Ci

這次是在時(shí)刻Ti開(kāi)始的，那么，下一次運(yùn)行同樣的程序組時(shí)，第Ii個(gè)程序的Ci

就不一定是在Ti時(shí)刻開(kāi)始。

程序并發(fā)執(zhí)行舉例設(shè)有三個(gè)程序，它們的執(zhí)行步驟和順序相同，都是Ii（輸入）、Ci（計(jì)算）、Pi（輸出）。當(dāng)?shù)?個(gè)程序的輸入操作I1執(zhí)行完、執(zhí)行C1時(shí)，輸入機(jī)空閑，這時(shí)候可以執(zhí)行第2個(gè)程序的輸入操作I2；在時(shí)間上，操作C1和I2時(shí)重疊的。當(dāng)C1執(zhí)行完、執(zhí)行P1時(shí)，處理機(jī)空閑，若這時(shí)I2已完成，就可以執(zhí)行C2，與此同時(shí)，輸入機(jī)又空閑，可以執(zhí)行第3個(gè)程序的I3。這樣一來(lái)，在時(shí)間上，P1、C2和I3是重疊操作的。

程序并發(fā)執(zhí)行舉例示意圖程序1：I1C1P1程序2：I2C2P2程序3：I3C3P3

從示意圖中可以看出，C1和I2、P1、C2和I3、P2和C3在時(shí)間上都是重疊操作的。Tt1t3t2單道和多道程序處理的區(qū)別在單道程序處理環(huán)境下，各邏輯步驟之間的關(guān)系是確定的、不受外界影響而改變的。在多道程序處理環(huán)境下，并發(fā)處理機(jī)制中必然存在著直接或間接的相互依賴和相互制約的關(guān)系，從而使被處理的多道程序失去了程序固有的特性：封閉性、可再現(xiàn)性。

程序與計(jì)算結(jié)果不再一一對(duì)應(yīng)程序在順序執(zhí)行時(shí)，程序與“計(jì)算”間有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，一個(gè)共享程序可為多個(gè)用戶作業(yè)調(diào)度，而使程序處于多個(gè)執(zhí)行中，從而形成了多個(gè)“計(jì)算”。因此，程序和計(jì)算間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系不復(fù)存在。2、進(jìn)程及有關(guān)概念進(jìn)程（Process）就是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位?！斑M(jìn)程”這個(gè)概念是1966年美國(guó)麻省理工學(xué)院的J.H.Sallexer提出的。進(jìn)程管理也被稱為處理機(jī)管理。處理機(jī)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要資源，所以它管理的好壞在很大程度上直接影響系統(tǒng)的效率。處理機(jī)管理又分兩個(gè)部分：作業(yè)管理和進(jìn)程管理。進(jìn)程管理是由程序管理進(jìn)化而來(lái)，是和程序管理密不可分的。進(jìn)程的概念

由于并發(fā)活動(dòng)的復(fù)雜性，不同學(xué)者研究和討論的側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)進(jìn)程的定義也不盡相同。幾種不同的定義為：

進(jìn)程是可以和別的計(jì)算并發(fā)執(zhí)行的計(jì)算；進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，亦即進(jìn)程是在給定內(nèi)存區(qū)域中的一組指令序列的執(zhí)行過(guò)程；所謂進(jìn)程，就是一個(gè)程序在給定活動(dòng)空間和初始環(huán)境下，在一個(gè)處理機(jī)上的執(zhí)行過(guò)程；進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過(guò)程，是系統(tǒng)資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。進(jìn)程的特征進(jìn)程具有兩個(gè)重要特征：（1）動(dòng)態(tài)性：表現(xiàn)在它由“創(chuàng)建”而產(chǎn)生，由“調(diào)度”而執(zhí)行，因得不到資源而“暫?！眻?zhí)行，最后由“撤消”而消亡。進(jìn)程有自己的生命周期。（2）并發(fā)性：在系統(tǒng)中可以同時(shí)存在幾個(gè)進(jìn)程。在單CPU系統(tǒng)中，任何時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程占用CPU，其它進(jìn)程處于等待狀態(tài)。進(jìn)程有著走走停停的活動(dòng)規(guī)律。引入進(jìn)程的目的是為了程序的并發(fā)執(zhí)行，以提高資源的利用率。進(jìn)程的性質(zhì)1）動(dòng)態(tài)性描述程序在執(zhí)行過(guò)程中的全部活動(dòng)；2）并發(fā)性

OS同時(shí)接受和處理多個(gè)進(jìn)程；3）異步性不同進(jìn)程在邏輯上相互獨(dú)立，有各的運(yùn)行“軌跡”；4）制約性由于計(jì)算機(jī)資源是有限的，不同進(jìn)程共享CPU和I/O通道及設(shè)備，因此相互制約。

進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)程在其存在的過(guò)程中，它們的狀態(tài)是不斷發(fā)生變化的。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)程有三種基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、等待狀態(tài)。就緒狀態(tài)

已經(jīng)獲得投入運(yùn)行所必需的一切資源，一旦分配到CPU，就可以立即執(zhí)行。這是一種邏輯上可運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)程獲得了CPU及其它一切所需資源，正在CPU上運(yùn)行著。等待狀態(tài)

由于資源得不到滿足，進(jìn)程運(yùn)行受阻，處于暫停狀態(tài)，等待資源分配后，再投入運(yùn)行。進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖

運(yùn)行狀態(tài)等待狀態(tài)

就緒狀態(tài)

進(jìn)程調(diào)度

等待資源時(shí)間用完獲得資源

進(jìn)程調(diào)度程序

來(lái)自作業(yè)調(diào)度

交作業(yè)管理進(jìn)程在整個(gè)生存周期中，由進(jìn)程調(diào)動(dòng)程序控制，在這三種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。四、死鎖

１、什么是死鎖現(xiàn)象：每個(gè)進(jìn)程所要求的資源都已被另一個(gè)進(jìn)程占用，出現(xiàn)沒(méi)有一個(gè)進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行，這種情況稱“死鎖”。２、死鎖產(chǎn)生的原因

（Ａ）資源不能共享（資源獨(dú)占性）。（Ｂ）資源的不可剝奪性。（C）資源采用動(dòng)態(tài)分配原則：允許一個(gè)進(jìn)程不釋放已占有的資源，就又去申請(qǐng)別的資源。（D）允許進(jìn)程間非法交叉推進(jìn)順序的存在：導(dǎo)致循環(huán)等待資源，無(wú)法前進(jìn)。

3、死鎖產(chǎn)生必須同時(shí)具有的四個(gè)必要條件：

（Ａ）資源獨(dú)占性。（Ｂ）資源的不可剝奪性。（C）資源采用動(dòng)態(tài)的部分分配原則（Ｄ）出現(xiàn)相關(guān)進(jìn)程由于資源分配不當(dāng)而出現(xiàn)循環(huán)等待。４、解決死鎖的辦法

（Ａ）死鎖的預(yù)防破壞產(chǎn)生死鎖的4個(gè)必要條件中的任何一個(gè)。·關(guān)于資源獨(dú)占性：采用假脫機(jī)技術(shù)可以使非共享設(shè)備變?yōu)楣蚕碓O(shè)備。·破壞“資源的不可剝奪性”（申請(qǐng)不到資源時(shí)，釋放原先已占有的，進(jìn)入等待，以后再一起申請(qǐng)）?！て茐膶?duì)資源采用動(dòng)態(tài)的部分分配原則（每個(gè)進(jìn)程必須提出它所需要的全部資源，只有完全滿足時(shí)，才能啟動(dòng)）?！て茐难h(huán)等待。

（B）死鎖的避免躲避死鎖的發(fā)生。

（C）死鎖的檢測(cè)與恢復(fù)允許死鎖產(chǎn)生，當(dāng)死鎖發(fā)生時(shí)能檢測(cè)出來(lái)，并且有能力處理，進(jìn)行恢復(fù)。采用虛擬技術(shù)，使非共享設(shè)備變成共享設(shè)備，以避免死鎖用戶1用戶2用戶3??????輸出輸出輸出打印打印機(jī)主機(jī)三、進(jìn)程通信

1、同步與互斥的概念

臨界資源：一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。如打印機(jī)、讀卡機(jī)、緩沖區(qū)、變量等。臨界區(qū)：進(jìn)程中使用臨界資源的那段程序。各進(jìn)程之間存在著相互制約、相互依賴的關(guān)系，例1：進(jìn)程同步的例子電子郵件信箱發(fā)送進(jìn)程A接收進(jìn)程B當(dāng)信箱滿時(shí)，發(fā)送進(jìn)程只有等待接收進(jìn)程取走信件，當(dāng)信箱空時(shí)，接收進(jìn)程必須等待發(fā)送進(jìn)程發(fā)送信件。12n……四、多道程序的組織處理機(jī)調(diào)度分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度，前者是宏調(diào)度、后者是微調(diào)度，二者的調(diào)度算法類似。常用的作業(yè)調(diào)度算法：1、先來(lái)先服務(wù)2、短作業(yè)優(yōu)先3、最高響應(yīng)比優(yōu)先：

響應(yīng)比=等待時(shí)間+實(shí)際運(yùn)行時(shí)間)/實(shí)際運(yùn)行時(shí)間4、基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法5、均衡調(diào)度算法4.3存儲(chǔ)空間的組織一、內(nèi)存儲(chǔ)器的管理技術(shù)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要資源之一。因?yàn)槿魏纬绦蚝蛿?shù)據(jù)以及各種控制用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都必須占用一定的存儲(chǔ)空間，因此，存儲(chǔ)管理直接影響系統(tǒng)的性能。存儲(chǔ)器由內(nèi)存和外存組成。內(nèi)存由順序編址的塊組成，每塊包含相應(yīng)的物理單元。邏輯(相對(duì))地址與物理(絕對(duì))地址邏輯地址（logicaladdress、relativeaddress）程序中按邏輯順序編排的代碼及數(shù)據(jù)的地址稱為邏輯地址。物理地址（physicaladdress、absoluteaddress）程序中按代碼及數(shù)據(jù)在內(nèi)存中實(shí)際存儲(chǔ)位置的地址成為物理地址。重定位（relocation）將邏輯地址轉(zhuǎn)化為物理地址的過(guò)程稱為重定位。一般由操作系統(tǒng)的鏈接過(guò)程完成。分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)鏈接是在鏈接裝入時(shí)一次集中完成，動(dòng)態(tài)是在指令執(zhí)行中先訪問(wèn)內(nèi)存后再重定位，一般由硬件完成地址轉(zhuǎn)換。重定位原理圖見(jiàn)圖4-1。存儲(chǔ)管理的功能（1）地址變換：相對(duì)地址到絕對(duì)地址（2）內(nèi)存分配：（3）存儲(chǔ)共享與保護(hù)（4）存儲(chǔ)器的擴(kuò)充1、界地址存儲(chǔ)管理又稱分區(qū)分配存儲(chǔ)管理

分為固定分區(qū)分配和可變式動(dòng)態(tài)分區(qū)分配固定分區(qū)分配固定分區(qū)分配（fixed-sizepartition）是在處理作業(yè)前，內(nèi)存事先劃分為若干個(gè)大小不等或相等的區(qū)域，一旦劃分好則固定不變，每個(gè)作業(yè)占一個(gè)分區(qū)，作業(yè)是連續(xù)存放的。分區(qū)的劃分可以由操作系統(tǒng)或系統(tǒng)管理員決定。系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的管理和控制通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—分區(qū)說(shuō)明表進(jìn)行，分區(qū)說(shuō)明表說(shuō)明各分區(qū)號(hào)、分區(qū)大小、起始地址和是否是空閑區(qū)（分區(qū)狀態(tài)）。內(nèi)存的分配釋放、存儲(chǔ)保護(hù)以及地址變換都通過(guò)分區(qū)說(shuō)明表進(jìn)行。分區(qū)說(shuō)明表的結(jié)構(gòu)如圖4-2分區(qū)說(shuō)明表分區(qū)號(hào)大小始址狀態(tài)19KB20KB已分配225KB29KB可用340KB54KB可用4162KB94KB可用固定分區(qū)方法的優(yōu)缺點(diǎn)固定分配的優(yōu)點(diǎn)是分配回收方便，適用于用戶不多的小型系統(tǒng)；缺點(diǎn)是內(nèi)存使用不充分，每一分區(qū)剩余部分無(wú)法利用。可變式動(dòng)態(tài)分區(qū)分配

動(dòng)態(tài)分區(qū)的原理動(dòng)態(tài)分區(qū)法在作業(yè)執(zhí)行前并不建立分區(qū)，而是在處理作業(yè)的過(guò)程中按需要建立分區(qū)，而且其大小可隨作業(yè)或進(jìn)程對(duì)內(nèi)存的要求而改變。這就改變了固定分區(qū)中小作業(yè)占據(jù)大分區(qū)的浪費(fèi)現(xiàn)象，從而提高了系統(tǒng)的利用率。動(dòng)態(tài)分區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分區(qū)采用三張表對(duì)內(nèi)存管理，分別為已分配區(qū)域說(shuō)明表、未分配區(qū)域說(shuō)明表（可用表）和資源請(qǐng)求表。動(dòng)態(tài)分區(qū)的分配與回收

分配動(dòng)態(tài)分區(qū)法在分配前，除操作系統(tǒng)本身占用外，只有一個(gè)空白區(qū)。分配時(shí)，按一定的算法從空白表區(qū)中找，看是否有滿足作業(yè)的可用分區(qū)，如果空白區(qū)存在則分配，分配后修改兩張表的內(nèi)容，如果找不到滿足要求的空閑區(qū)則系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。首次適應(yīng)法（first-fit）要求把內(nèi)存中的可用分區(qū)單獨(dú)組成可用分區(qū)表或可用分區(qū)自由鏈，按起始地址遞增的次序排列。查找的方法是每次按遞增的次序向后找，一旦找到大于或等于所要求內(nèi)存長(zhǎng)度的分區(qū)，則結(jié)束查找，從找到的分區(qū)中劃分所要求的內(nèi)存長(zhǎng)度分配給用戶，把剩余的部分進(jìn)行合并（如果有相鄰的空白區(qū)存在的話），并修改可用區(qū)中的相應(yīng)表項(xiàng)。循環(huán)適應(yīng)法（circulation-fit）系統(tǒng)記住上一次分配區(qū)地址，每重新分配一次時(shí)，都在當(dāng)前之后尋找，其目的是回收空白區(qū)。即內(nèi)存所有的線性空間可能輪流使用到。分配的時(shí)間會(huì)快一些，“碎片”也可能會(huì)小一些。最佳適應(yīng)法（best-fit）最佳適應(yīng)法要求按空白區(qū)的大小，從小到大次序組成空白區(qū)表或自由鏈。尋找的方法是找到第一個(gè)滿足要求的空白區(qū)時(shí)停止查找，如果該空白區(qū)大于請(qǐng)求表中的請(qǐng)求長(zhǎng)度，則將剩余空白區(qū)留在可用表中（如果相鄰有空白區(qū)，則與之合并），然后修改相關(guān)表的表項(xiàng)。最壞適應(yīng)法（worset-fit）最壞適應(yīng)法要求按空白區(qū)大小,從大到小遞減順序組成空白區(qū)可用表或自由鏈.尋找的方法是當(dāng)用戶作業(yè)或進(jìn)程申請(qǐng)一個(gè)空白區(qū)時(shí),選擇能滿足要求的最大空白區(qū)分配，先檢查空白區(qū)可用表或自由鏈的第一個(gè)空閑區(qū)的大小是否大于或等于所要求的內(nèi)存長(zhǎng)度，若滿足，則分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間給用戶，然后修改和調(diào)整空閑區(qū)可用表或自由鏈，否則分配失敗。2、頁(yè)式存儲(chǔ)管理

實(shí)現(xiàn)原理：(1)劃分實(shí)頁(yè):將物理內(nèi)存劃分成位置固定、大小相同的“塊”（實(shí)頁(yè)面）。(2)劃分虛頁(yè):將用戶邏輯地址空間也分成同樣大小的頁(yè)面，成為虛擬空間的虛頁(yè)面(3)建立頁(yè)表:建立頁(yè)表，每個(gè)作業(yè)一張，按虛頁(yè)號(hào)進(jìn)行登記(4)地址變換:將虛頁(yè)面的邏輯地址轉(zhuǎn)化為實(shí)頁(yè)面的物理地址，在程序執(zhí)行時(shí)改變?yōu)槲锢淼刂?，屬于作業(yè)的動(dòng)態(tài)重定位，一般由地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（硬件）完成2、頁(yè)式存儲(chǔ)管理

頁(yè)表的設(shè)計(jì)：(1)存儲(chǔ)分塊表

:整個(gè)系統(tǒng)一張，記錄整個(gè)內(nèi)存的使用情況。主要有位示圖和空白塊鏈兩種方法。(2)作業(yè)表

:整個(gè)系統(tǒng)一張，每個(gè)作業(yè)占一個(gè)表項(xiàng)(3)頁(yè)表

:每個(gè)作業(yè)一張，其表項(xiàng)包括頁(yè)號(hào)（虛頁(yè)）、頁(yè)面號(hào)（實(shí)頁(yè)）中斷位、改變位、淘汰位等2、頁(yè)式存儲(chǔ)管理

請(qǐng)求淘汰換頁(yè)算法：(1)先進(jìn)先出算法

:先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面先淘汰。實(shí)現(xiàn)是在頁(yè)表中登記進(jìn)入的次序，并將各個(gè)已分配的頁(yè)面按分配時(shí)間順序連接起來(lái)，組成FIFO隊(duì)列。(2)循環(huán)檢測(cè)法

:讓循環(huán)多的頁(yè)面留駐內(nèi)存，計(jì)算機(jī)采用記錄頁(yè)面住留內(nèi)存期間對(duì)該頁(yè)的訪問(wèn)時(shí)間，t為該頁(yè)上一次訪問(wèn)時(shí)間，T為該頁(yè)第二次訪問(wèn)時(shí)間，選用相對(duì)時(shí)間（t-T）最大的淘汰。優(yōu)點(diǎn)是適合循環(huán)多的大程序；缺點(diǎn)是系統(tǒng)開(kāi)銷大2、頁(yè)式存儲(chǔ)管理

請(qǐng)求淘汰換頁(yè)算法：(3)最近最少使用頁(yè)面先淘汰

:選擇離當(dāng)時(shí)時(shí)間最近的一段時(shí)間內(nèi)最久沒(méi)有使用過(guò)的頁(yè)面先