操作系统知识点整理(完整版)

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d. 分段与分页的区别:

a) 页是信息的物理单位,段是信息的逻辑单位

i.

分页提高内存的利用率,仅仅是系统管理上的需要,用户不可见。段是信息的逻辑单位,它通常包括的是一组意义相对完整的信息,分段段的目的主要在于能更好地满足用户的需要

b) 页的尺寸由系统决定,段的尺寸因段而异

i.

段的长度取决于用户编写的程序,通常由编译程序在对源程序进行编译时根据信息的性质来划分

c) 页的地址空间是一维的,段的地址空间是二维的

i.

分页:用户必须通过链接编辑程序,把各程序段链接成一个相对于0编址的线性空间,程序中是通过地址编号来确定空间中的位置的。因此用户向系统提供的是一个一维的逻辑地址空间。 ii.

分段:用户不把各程序段链接成一个相对于0进行编制的一维线性空间,各程序段之间是通过{段号,段内位移}进行访问的。因此,用户向系统提供的是一个二维的逻辑地址空间

6) 段页式存储管理:(三次访问内存)

a. 基本原理:分段和分页原理的结合,即先将用户程序分成若干个段,再把

每个段分成若干个页,并为每一个段赋予一个段名。 a) 作业地址空间结构:主程序段,子程序段,数据段 b) 地址结构:段号,段内页号,页内地址

b. 系统设置了位示图、段表和页表,记录主存的使用情况和作业分配情况

a) 逻辑地址=段号+页号+页内位置 b) 块号*块长+页内地址 c.

虚拟存储器:是具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统,其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定,其运行速度接近于内存速度。

a) 特征:多次性、对换性、虚拟性、离散性 d. 请求分页式存储管理(需要硬件支持)

a) 是基于分页式存储管理的一种虚拟存储器

“请求分页式”是指当程序运行中需要某一页时,再把它从辅助存储

器里调入内存使用,解决了小内存与大作业的矛盾,但会产生内部碎片

b) 缺页中断是指在指令执行期间,若发现所要访问的指令或数据不在内

存时,便立即产生和处理缺页中断信号,以便能及时将所缺之页面调入内存

e. 缺页中断与一般中断的区别

{缺页中断率=缺页次数/页面总数}

a) 缺页中断是在执行一条指令中间时产生的中断,并立即去处理,一般

中断则是一条指令执行完毕后,当发现有中断请求时,才去响应和处理

b) 缺页中断处理完成后,仍返回到原指令去执行,因为那条指令并未执

行;而一般中断则是到下一条指令去执行,因为上一条指令已经执行完毕了

f.

影响缺页中断次数的因素: a) 分配给作业的内存块数 b) 页面尺寸 c) 程序的实现

7) 页面淘汰(置换)算法:

页面淘汰是由缺页中断引起的,但缺页中断不见得一定引起页面淘汰 a. 先进先出页面淘汰(置换)算法(FIFO)

淘汰最先进入内存的页面 (3个内存块都为空,3次缺页中断) b. 最近最久未用页面淘汰(置换)算法(LRU)

总是把最长时间未被访问过的页面淘汰出去 (需要寄存器和栈) c.

最近最少用页面淘汰(置换)算法(LFU) 总是把当前使用的最少的页面淘汰出去

为每个内存中的页面设置一个计数器(移位寄存器) 加1 d. 最优(最佳)页面淘汰(置换)算法(OPT)

把以后不再使用的或最长时间内不会用到的页面淘汰出去(理论上,不会实现)

注:对于FIFO页面淘汰算法,有时增加分配给作业的可用内存块数,它的缺页次数反而上升,通常称为异常现象

第四章 设备管理

1.“设备”泛指计算机系统中的各种外部设备,外设(即主机以外的其他所有设备)在众多的I/O设备中,并不是所有的设备都是可以共享的,可以借助于磁盘,把只能独享的设备变为共享,这就是所谓的“虚拟设备” {SPOOLing技术}

2.设备是指计算机中用以在机器之间进行传送和接收信息,完成用户输入/输出(I/O)操作的那些部件。比如磁盘、磁带、打印机、显示器、鼠标、键盘······

3.计算机I/O系统的组织结构: (1)底层是具体的设备和硬件接口

(2)中间是系统软件(与设备相关软件、与设备无关软件) (3)用户程序

4.I/O设备一般是由执行I/O操作的机械部分和执行控制I/O的电子部件组成 (1)执行I/O操作的机械部分就是一般的I/O设备 (2)执行控制I/O的电子部件称为设备控制器或适配器

① 为了能够使CPU设备控制器中的各个寄存器进行通信,通常采用“单独的I/O空间”和“内存映射I/O”两种方法

② 设备控制器是CPU与外围设备之间的接口,是一个可编址设备,每一个地址对应一个设备

功能:

? 接收和识别命令 ? 数据交换

? 标识和报告设备的状态 ? 地址识别 ? 数据缓冲区 ? 差错控制 组成:

? 设备控制器与处理机(CPU)的接口 ? 设备控制器与设备的接口 ? I/O逻辑:用于实现对设备的控制 5.设备驱动程序:

6.设备处理方式:

(1)为每一类设备设置一个进程,专门用于执行这类设备的I/O操作

(2)在整个系统中设置一个I/O进程,专门用于执行系统中所有各类设备的I/O操作 (3)不设置专门的设备处理进程,而只为各类设置相应的设备驱动程序,供用户或系统进程调用

7.设备驱动程序的处理过程 (1)将抽象要求转换为具体要求

(2)对服务请求进行校验,即检查I/O请求的合法性 (3)检查设备的状态 (4)传送必要的参数 (5)启动I/O设备 (6)工作方式的设置

I/O接口程序:是操作系统中与设备无关的软件,它从上层接收用户对设备提出的I/O请求,然后负责吧I/O请求转变成所需要的I/O命令,调用具体的设备驱动程序去执行

系统都是用主设备号和次设备号组成“逻辑设备名”

操作系统提供的设备无关性的优点:

? 方便用户 ? 提高设备的利用率

8.计算机设备的分类 (1)基于设备的从属关系

a. 系统设备(键盘、显示器、打印机、磁盘驱动) b. 用户设备 (2)基于设备的分配特性

a. 独享设备(打印机) b. 共享设备 c.

虚拟设备(SPOOLing技术)

(3)基于设备的工作特性

a. 输入/输出设备(字符设备)

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