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资源治理:协调、治理计算机的软、硬件资源,提高其利用率。
用户角度:为用户供给使用计算机的环境和效劳。
操作系统特征::指两个或多个大事在同一时间间隔内发生。
共享性:资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用
虚拟性:是指通过某种技术把一个物理实体变为假设干个规律上
的对应物
异步性
在操作系统中,虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。
异步性:进程是以人们不行预知的速度向前推动,此即进程的
客户/效劳器模式的优点:
提高了系统的灵敏性和可扩大性
提高了OS的牢靠性
可运行于分布式系统中微内核的根本功能:
进程治理、进程间通信、存储器治理、低级I/O功能。其次章进程
程序和进程区分:程序是静止的,进程是动态的,进程包括程序和程序处理的对象
程序挨次执行:挨次性,封闭性,可再现性程序并发执行:连续性,无封闭性,可再现性
进程:;
是系统进展资源安排和调度的一个独立的根本单位和实体;
是一个动态的概念。进程的特征::
进程是程序的一次执行过程具有生命期;
它可以由系统创立并独立地执行,直至完成而被撤消
并发性;
独立性;
异步性;进程的根本状态:
执行状态;
就绪状态;
堵塞状态;
进程把握块PCB:记录和描述进程的动态特性,描述进程的执行状况和状态变化。
是进程存在的唯一标识。
进程运行状态: 〔核心态,管态〕具有较高的访问权,可访问核心模块。
〔目态〕 限制访问权
进程间的约束关系:
互斥关系
约关系
进程之间由于竞争使用共享资源而产生的相互约束的关系。
这种因共享资源而产生的制约关系称为进程的互斥。—间接相互制
同步关系
并发执行进程之间通过在执行时序上的某种限制而到达相互合作的
这种约束 关系称为进程的同步—直接相互制约关系
临界资源:但凡以互斥方式使用的共享资源都称为临界资源。临界资源具有一次只允许一个进程使用的属性。
临界区:每个进程互斥访问临界资源的那段代码称为临界区。
进程通信:直接通信:发送进程通过收、发原语直接将消息发送到承受进程的消息缓冲区。
间接通信:发送进程将消息发送到电子邮箱,承受进程再从中取出消
息。
P操作〔wait原语〕[P-≥]
:=-1;
≥0进程连续执行。<0进程堵塞
V操作〔Signal原语〕[V+>]
:=+1;
>0进程连续执行。≤0进程就绪
第三章调度与死锁进程调度的方式:
非抢占式〔非剥夺式〕:
进程一旦被调度,就始终占有CPU,直到完成或因发生某大事而被堵塞
〔I/O恳求〕。
抢占式〔剥夺式〕
进程未执行完,可由调度程序剥夺其CPU,另安排给别的进程。抢占的缘由有:优先级、时间片、短进程等
进程调度的功能:
确定安排处理机的原则〔调度算法〕
安排处理机给进程
回收处理机、进展进程上下文切换调度算法:〔FCFS〕算法
最短CPU运行期优先〔SCBF〕算法
最高优先权〔HPF〕算法
时间片轮转〔RR〕算法
多级反响队列算法产生死锁缘由:
:
互斥条件: 进程互斥使用临界资源
不剥夺条件:资源只能由占有它的进程释放,不能被其它进程剥夺
恳求保持条件:进程在申请资源的同时,保持对某些资源的占有。
环路等待条件:存在循环等待链,在链中每个进程在等待它的前一进程所持有的资源。
解决死锁的方法:
预防死锁:限制并发进程对于资源的需求,破坏产生死锁的必要条件。严格限制死锁的发生。
避开死锁:在资源的动态安排过程中,承受某种算法防止系统进入担忧全状态,避开死锁发生。
检测与解除死锁对资源的安排不加限制,系统定时运行“死锁检测”程序,如检测到死锁,设法加以解除。
死锁解除的方法:
撤消陷于死锁的全部进程。
逐个撤消陷于死锁的进程,直到死锁不存在。
从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源,直至死锁消逝。第四章存储器治理
静态重定位:将规律地址转换为物理地址的过程,也称为地址变换或地址映射。动态重定位:在作业运行过程中进展地址转换,将程序的地址〔规律地址〕转换为内存的物理地址。进程在内存中的地址是可变的,并可动态申请内存空间。存储治理的根本功能:安排和去配,抽象和影射,隔离和共享,存储扩大。
程序的装入:1、确定装入方式
直接用物理地址编制程序。
2、可重定位装入方式〔静态重定位〕
重定位——将规律地址转换为物理地址的过程,也称为地址变换或
地址映射。
3、动态运行时装入方式〔动态重定位〕
在作业运行过程中进展地址转换,将程序的地址〔规律地址〕转换为内存的物理地址。进程在内存中的地址是可变的,并可动态申请内存空间。
连续安排存储治理方式:
1、固定分区安排
分区长度和个数将不再变化。建立内存安排表记录分区安排的状况。
2、动态分区安排
依据用户实际需要,动态的安排连续空间。建立已安排分区表及未安排分区表。
回收分区承受拼接技术,紧凑技术分区安排算法:
首次适应算法FF
未安排分区按地址从小到大排列。安排时挨次查找,选择第一个满足要求的分区进展安排。
最差适应算法
按空闲区大小升序排列,安排时挨次查找,选择第一个满足要求的最小分区进展安排。
最正确适应算法BF
按空闲区大小升序排列,安排时挨次查找,选择第一个满足要求的最小分区进
行安排。
离散安排存储治理方式:
1、页式存储治理
2、段式存储治理
3、段页式存储治理实存治理方案的主要问题:
1、要求作业一次装入,造成内存资源的铺张。
2、用户编程的地址空间〔规律空间〕不能超过实际的内存空间,无法运行很大的应用程序。
恳求分页式存储治理:
在进程开头运行之前,不是装入全部页面,而是装入一个或零个页面,再依据进程需要,装入其他页面:当内存空间已满,而又需要装入其他页面时,就需依据某种算法淘汰某个页面,重装入的页面
虚拟存储治理的根本思想:1、用大容量的外存来对内存空间进展规律扩大扩大,为用户供给一个
比实际内存空间大得多的虚拟内存空间。
2、基于程序的局部性原理,承受“局部装入”、“局部交换”的策略。分页治理内存安排:
将地址空间连续划分为大小相等的页面,将内存空间也划分为与页面大小相等的物理块〔页框〕,
作业的页面局部装入,不连续存放。仅存在很少的页内零头。页面置换算法: :
是一种最简洁的淘汰算法,首先淘汰在内存中驻留时间最
长的页面。
LRU〔LeastRecentlyUsed〕算法:即最近最久不使用页面的淘汰算法
第五章设备治理
I/O系统应当由以下局部组成:
I/O把握方式:
为什么引入缓冲技术:
缓解CPU与外设速度不匹配的问题。
削减CPU中断响应次数,放宽响应时间。
提高CPU与I/O设备,I/O设备之间的并行操作力气。缓冲技术的根本思想:
在内存中开拓一个或多个专用区域〔缓冲区〕,作为CPU与I/O设备间信息的集散地。
缓冲区的组织:〔singlebuffer〕〔double buffer〕〔circularbuffer〕
当输入与输出的速度根本相配时,承受双缓冲能获得较好的效
果。
但假设两者的速度相差较大,双缓冲效果则不够抱负。
缓冲池〔bufferpool〕
缓冲池的组成:
缓冲池的工作方式:
收容输入〔hin〕工作方式〔输入进程需要输入数据时〕
提取输入〔sin〕工作方式〔计算进程需要输入数据时〕
收容输出〔hout〕工作方式〔计算进程需要输出数据时)
提取输出〔sout〕工作方式〔输出进程需要输出数据时〕输入输出设备 缓冲池 用户程序
收容:数据流向为输入输出设备与用户程序到缓冲池提取:数据流向为缓冲池到输入输出设备与用户程序输入:从左向右流淌
输出:从右向左流淌
虚拟设备治理根本思想:用大容量的快速设备〔磁盘〕模拟慢速度的
独占设备,把一台物理上的独占设备变为规律上的多台共享设
备。
SPOOLing〔虚拟设备技术〕系统的组成:
输入井、输出井; 、输出进程; :
1、效劳恳求校验 确定恳求的操作,检验硬件支持。
2、确认设备状态 确定设备〔状态存放器〕是否可用。
3、启动I/O恳求 假设确认设备状态可用,启动I/O。
4、中断处理 CPU处理I/O过程的中断。驱动程序应保存处
理器的当前状态,以便进程重执行。
5、I/O恳求完成 驱动程序识别I/O完成,将把握返回IOCS,
将被中断的进程置为就绪。
磁盘的访问时间:
寻道时间Ts(SeekTime)
Ts=m*n+S m—常数〔,〕
S—磁盘启动时间 n—磁头移动磁道数
旋转延时Tr(RotationalDelay)
Tr=1/(2r) r—磁盘每秒转数。
数据传输时间Tt(TransferTime)
Tt=b/rN b-每次所读/写的字节数N-每个磁道上的字节数常用的调度算法:
⑴ 先来先效劳〔FCFS〕依据申请效劳的先后次序。未考虑寻道优化。
优点:公正、简洁,每个进程的恳求都能依次得处处理。缺点:未对寻道进展优化,平均寻道时间可能较长。FCFS算法仅适用于恳求磁盘I/O的进程数目较少的场合。
⑵最短寻道优先算法〔SSTF〕优先选择离磁头最近的恳求。未考虑磁头来回摇摆。
可能消灭老进程的“饥饿”现象。
⑶扫描算法〔SCAN〕(电梯法)既考虑恳求与磁头的距离,又考虑磁头移动的方向;
⑷循环扫描算法〔C-SCAN〕
规定磁头单向移动,马上最小磁道号与最大磁道号构成循环,进展
循环扫描。
提高磁盘I/O速度的技术:
⑴磁盘高速缓存〔DiskCache)
把磁盘I/O缓冲区叫做磁盘高速缓存〔DiskCache〕,磁盘I/O缓冲区照旧是内存中的一个区域。其工作原理类似CacheMemory。
⑵提前读〔ReadAhead)与延后写〔WritePostponing〕
⑶RAID技术第六章文件系统
文件构造::
1、连续安排——将文件信息存放在连续编号的物理块中。优点:构造简洁,存取速度快。
缺点:长度事先确定,随后不允许增加长度。
2、链接安排——将文件信息存放在非连续编号的物理块中。优点:插入、删除便利,文件长度可变。
缺点:查找困难。
3、索引文件优点:可以随机存取。缺点:增加空间的开销。文件把握块〔FCB〕:是用于把握和描述文件的数据构造
根本信息:文件名、文件物理位置、文件的规律构造、文件的物理结
构。
存取把握信息:用户的存取把握权〔S、O、G、W〕。
使用信息:文件建立、修改的日期时间,当前使用信息。
索引结点:为了提高检索的速度,削减所需内存空间,将文件的描述信息单独构成一个数据构造—索引结点。
空闲存储空间的治理方法:1、空闲表法2、空闲链表法3、位示图法4、成组链接法
多种资源的银行家算法:?可变分区存储治理
可变式分区是指在作业装入时,依据它对内存空间实际的需求量来划分内存的分区,
因此,每个分区的尺寸与进入它的作业大小一样。
它能有效解决固定式分区的内部碎片问题,是一种较为有用的存储治理方法。
由于在系统运行过程中,内存中分区的数目和大小都是可变的,所以这种可变式分区也称为动态分区。