操作系统的一些名词
处理机:相当于CPU
进程调度:从就绪队列中选择一个进程,并将CPU资源分配给进程,使进程执行。
进程控制块(PCB):控制和管理进程。
作业:用户提交给操作系统的一项独立任务。通常包含 “输入、处理、输出” 三个阶段。
寄存器:集成在CPU芯片
存储器:内存(主存)+外存(硬盘)
高速缓存:用于备份CPU最近访问的内存数据,以减少CPU访问内存的次数
磁盘缓存:用于暂存主存与磁盘的交互数据,以缓和高速主存与低速磁盘之间的矛盾
临界资源:一次仅允许一个进程访问的共享资源
临界区:访问临界资源的代码段
同步机制应遵循的准则:空闲让进,忙则等待,优先等待,让权等待
线程:调度的基本单位(线程没有挂起状态)
进程同步:进程次序的制约
进程互斥:一个进程访问临界资源时,另一个进程需等待
调度层次:
低级调度(进程调度):从就绪队列中选一个进程为其分配CPU(最基本的进程调度)
中级调度(内存调度):通过换入/换出,调整进程在内存中的状态(分时系统)
高级调度(作业调度):从外存中选作业到内存中(仅多道批处理系统)
进程调度:从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程,使之占用CPU。
中断扫描机构:周期性检测中断请求信号(CPU 内部的逻辑电路)
中断寄存器:存储中断请求状态、控制屏蔽
处理机调度(Processor Scheduling) :是操作系统中管理 CPU 资源分配的核心机制
处理机调度算法直接影响系统性能,以下是几种经典算法:先来先服务调度算法、短作业有优先,时间片轮转、优先权调算法、高相应比调度算法
虚拟存储器:具有请求调入和置换(交换)功能,能从逻辑上扩充内存容量的存储管理系统。
SPOOLing 的核心是通过磁盘作为中间介质,将独占设备转化为逻辑上的共享设备,属于设备管理技术;
SPOOLing 的核心是I/O 设备虚拟化,而非虚拟存储器(虚拟内存)。
虚拟存储器的实现依赖于分页、分段等存储管理技术(如请求分页),通过内存与外存的交换机制扩展可用内存空间,与 SPOOLing 的 I/O 优化无关。
内存管理
连续分配方式:内存连续空间(动态分区分配方式)
离散分配方式:内存不连续空间(分页存储管理方式、分段存储管理方式、段页面式存储管理方式方式)
存储器管理
解决程序大小超过物理内存总和的问题
使用 覆盖技术 和 交换技术
连续分配存储管理方式:
单一连续分配
固定分区分配
动态分区分配
动态分区分配算法:
首次适应
循环首次适应
最佳适应
最坏适应
页号=逻辑地址/页面长度(页面大小)
页面偏移量=逻辑地址%页面长度(页面大小)
物理地址=页面始址+页内偏移量
分页存储管理的地址转换:一次逻辑地址访问可能需要 1~2 次内存访问(无快表时需先查页表,再访存;有快表且命中时可直接转换),而异常情况(如越界、缺页)会中断当前流程并触发操作系统处理。
设备的分类
按数据传输单位 可以分为字符设备和块设备
按使用特性 可以分为存储设备和I/O设备
按共享特性 可分为独占设备和共享设备
按传输速度 可分为低速设备、中速设备和高速设备
设备控制器:流设备控制器和块设备控制器
缓冲区:是内存(RAM)中的一块临时存储区域,用于暂存数据以解决不同设备之间的速度不匹配问题(如 CPU 与 I/O 设备、磁盘与内存等)。
磁盘:是用于长期存放数据的存储设备
不发生死锁的资源数: n×(m-1) + 1
发生死锁临界条件:K×(m-1) = R (K:进程;m:资源;R:临界资源)
顺序文件:(n+1)/2
一级索引顺序文件:(n+1)/2 + (n+1)/2
索引项数量=盘块大小/每个索引项大小(盘块号)
最大文件大小=索引项数量×盘块大小