第二章 作業系統概述

2022-07-02 10:12:10 字數 2562 閱讀 1033

一、作業系統

二、程序

程序狀態

程序管理方式:

三、記憶體管理

分頁機制與虛擬記憶體

程序隔離與記憶體共享

四、排程和資源管理

排程三因素

排程與資源分配的主要元件

短期佇列

兩種常用排程策略

長期佇列

i/o佇列

排程時機

五、現代作業系統特徵

六、windows體系結構

七、linux體系結構

toc作用:

作業系統與普通軟體一樣,都是由處理器執行的一段或一組程式;作業系統經常釋放控制,且必須依賴cpu才能恢復控制。

作業系統控制處理器使用其他資源,並控制其他程式的執行時機。

作業系統的操作模式分為使用者態與核心態:

程序由三部分組成:

一段可執行的程式

程式所需的相關書資料(變數、工作空間、緩衝區等)

程式的執行上下文(程序狀態)

作業系統用來管理和控制程序所需的內部資料。包括了暫存器(pc和資料暫存器)的內容、系統使用的資訊(如程序優先順序以及程序是否在等待i/o事件的完成)。

作業系統給每個程序(包含程式、資料和上下文資訊)分配一塊儲存器區域,並維護程序表中進行的記錄。

程序表包含記錄每個程序的表項,表項內容包括

1、指向程序的儲存塊位址的指標

2、該程序塊的部分或全部執行上下文

程序索引暫存器包含當前正在控制處理器的程序在程序表中的索引。

程式計數器指向該程序中下一條執行的指令。

基址暫存器和界限暫存器定義了該程序所佔據的儲存器區域:基址暫存器中儲存了該儲存器區域的開始位址,界限暫存器中儲存了該區域的大小(以位元組或字為單位)。

程式計數器和所有的資料引用相對於基址暫存器被解釋,並且不能超過界限暫存器中的值,這樣既可以保護記憶體程序間不會相互干涉。

虛擬儲存器機制允許程式從邏輯的角度訪問儲存器,而不考慮物理記憶體上可用的空間數量。

程式通過虛位址訪問記憶體,虛位址由頁號和頁中偏移量組成。分頁系統提供了虛位址到記憶體中實位址(實體地址)之間的動態對映。

乙個程序的所有頁都保留在磁碟中,當程序執行時,一部分在記憶體中,當需要訪問的頁不在記憶體中時。儲存管理硬體檢測到,並載入這個缺少的頁。

通過給每個程序唯一的不重疊的虛存空間來實現程序隔離,通過使兩個虛存空間的一部分重疊來實現記憶體共享,檔案或其中一部分可以複製到虛存中供程式操作。

公平性:提供公平的資源訪問機會

有差別的響應:區分不同作業,動態的作出決策,系統會盡可能的迅速排程等待i/o的程序,以盡早釋放裝置供其他程序使用

有效性:希望獲得最大吞吐量和最小響應時間

短期佇列由在記憶體中(或至少最基本的一部分在記憶體中)並等待處理器可用時隨時準備執行的程序組成。具體選擇哪乙個執行取決於短期排程器(分派器)。

兩種常用排程策略

時間片輪**依次給佇列中的每乙個程序一定的時間

優先順序進行排程:不同的程序分配不同的優先順序

長期佇列是等待處理器的新作業的佇列,作業系統通過把長期佇列中的作業轉移到短期佇列中來實現往系統中新增作業。

每個i/o裝置都有乙個i/o佇列。所有等待使用乙個裝置的程序在該裝置的佇列中排隊,同時作業系統決定把可用的i/o裝置分配給哪乙個程序。

當發生中斷時,作業系統在中斷處理程式入口得到處理器的控制權。在任何情況下,只要處理中斷或服務呼叫,就會請求短期排程器選擇乙個程序執行。

單體核心:排程、檔案系統、網路、裝置驅動器、儲存管理等在乙個程序中實現,所有元素都共享相同的位址空間。

微核心:核心只提供一些最基本的功能,包括虛存空間、程序通訊(ipc)和排程,其他系統服務執行在使用者態。

來自為知筆記(wiz)

第二章 作業系統概述

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