华中师范大学操作系统总结 - 图文(3)

2019-01-19 15:25

颠簸(抖动):

在虚存中,页面在内存与外存之间频繁调度,以至于调度页面所需时间比进程实际运行的时间还多,此时系统效率急剧下降,甚至导致系统崩溃。这种现象称为颠簸或抖动 原因:

? 页面置换算法不合理

? 分配给进程的物理页面数太少

页式管理的优缺点:

优点: 1、实现了作业或进程的非连续存放,有效解决了碎片问题;

2、实现了内外存统一管理的虚存方式,用户可利用的存储空间大大增加; 缺点:

1、硬件开销加大(地址变换,缺页中断等);

2、增加了系统开销(缺页中断处理); 3、抖动现象;

4、每个作业或进程的最后一页总有一部分空间得不到利用。

局部性原理:

? 程序局部性原理

在一段时间内一个程序的执行往往呈现出高度的局部性,表现在时间与空间两方面

? 时间局部性

一条指令被执行了,则在不久的将来它可能再被执行

? 空间局部性

若某一存储单元被使用,则在一定时间内,与该存储单元相邻的单元可能被使用

段式存储管理:

基本思想

? 用户程序划分:

按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段,每个程序段都有一个段名,且有一个

段号。段号从0开始,每一段也从0开始编址,段内地址是连续的 ? 逻辑地址:

?

段号 段内地址 ?

? 内存划分

内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域,称为物理段,每个物理段由

起始地址和长度确定

? 内存分配

以段为单位分配内存,每一个段在内存中占据连续空间(内存随机分割,需要多

少分配多少),但各段之间可以不连续存放

段式虚拟地址是二维的,包括(段号,段内地址)

例如:MOV 1,[B]|

将段名为B,段内地址为C的单元中的内容送往1号寄存器中; OS为每个段指定一个唯一的段号,段号与段号之间无顺序关系。

段式地址变换:

段表:

? 段表始址寄存器:

用于保存正在运行进程的段表的始址

? 段表长度寄存器:

用于保存正在运行进程的段表的长度

段式的优缺点:

优点: 1、实现了内、外存统一管理的虚拟存储; 2、段长可以动态增长; 3、便于信息的共享; 缺点:

1、更多的硬件开销;

2、出现碎片;

3、段长受内存可用区大小限制; 4、段的置换过程中出现抖动现象。 段式、页式的比较

1、段按程序逻辑结构划分,页按内、外存物理结构划分;

2、段的程序地址是二维的,页的程序地址是一维的; 3、段面向用户,页面向系统;

4、段长由用户决定,可能不相等;页长由系统决定,一定相等。

段页式存储管理:

在段式存储管理中结合分页式存储管理技术,在一个分段内划分页面,即形成段页式存储管理。具体而言,将程序按内容或过程(函数)关系分成段,每个分段有自己的段名,每个段再划分成若干大小相等的页;内存以与页相等的大小划分成若干块;用户程序的一页装入到内存的一块中,如此,一个段可以装入到若干个不连续的内存块中,段的大小不再受内存可用的限制了。

段页式地址空间:

段页式用户虚拟地址仍然是二维的,按段划分; 地址结构由段号、段内页号、页内偏移地址组成;

用户使用的仍然是段号和段内偏移地址,由地址变换机构 将段内偏移地址解释成页号和页内偏移地址。

存储管理中的快表是指联想存储器。

覆盖与交换的概念:

? 交换技术与覆盖技术的共同点

进程的程序和数据主要放在外存,当前需要执行的部分放在内存,内外存之间进

行信息交换

? 不同点:

如何控制交换

与覆盖技术相比,交换技术不要求用户给出程序段之间的逻辑覆盖结构 交换发生在进程或作业之间,而覆盖发生在同一进程或作业内。 覆盖只能覆盖那些与覆盖段无关的程序段

第六章 文件系统

文件的概念:

一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息项的序列,这个标识为文件名 信息项:

构成文件内容的基本单位 长度:

单个字节,或多个字节

文件系统的概念:

操作系统中统一管理信息资源的一种软件,管理文件的存储、检索、更新,提供安

全可靠的共享和保护手段,并且方便用户使用!

文件的分类:

(1)按文件性质和用途分类

系统文件:

有关OS及有关系统所组成文件 用户文件:

库文件:

标准子程序及常用应用程序组成文件,允许用户使用但不能修改

(2)按信息保存期限分类

临时文件;永久文件;档案文件

(3)按文件的保护方式分类

只读文件;读写文件;可执行文件 (4)按文件的逻辑结构分类

流式文件;记录式文件 (5)按文件的物理结构分类

顺序(连续)文件;链接文件;索引文件

文件的逻辑结构:

是指从用户观点看到的文件组织形式 ! (1) 流式文件:

构成文件的基本单位是字符,文件是有逻辑意义的、无结构的一串字符的集合

文件:一个无结构字节序列 好处:提供很大的灵活性 (2) 记录文件:

文件是由若干个记录组成,每个记录有一个键,可按键进行查找。

记录式文件是有结构的文件

文件:一个固定长度记录的序列,每条记录有其内部结构

文件的存取方法:

1、 顺序存取:

最后一次存取总是在前一次存取的基础上进行,不必给出具体的存取位置; 2. 随机存取:

在请求对某个文件进行存取时要指出具体的存取位置(如记录号、字符序号等)。

文件的物理结构:

1..顺序结构:

文件的信息存放在若干连续的物理块中

优点:

? 简单

? 支持顺序存取和随机存取 ? 顺序存取速度快

? 所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少 缺点:

? 文件不能动态增长

预留空间:浪费 重新分配和移动

? 不利于文件插入和删除 ? 外部碎片问题

存储压缩技术

2.链接结构:

一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中,各块之间通过指针连接,前一个物

理块指向下一个物理块

优点:

? 提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题 ? 有利于文件插入和删除 ? 有利于文件动态扩充 缺点:

◆ 存取速度慢,不适于随机存取 ◆ 可靠性问题,如指针出错 ◆ 更多的寻道次数和寻道时间 ◆ 链接指针占用一定的空间

3.索引结构:

一个文件的信息存放在若干不连续物理块中,系统为每个文件建立一个专用数据结构--索引表,并将这些块的块号存放在一个索引表中

一个索引表就是磁盘块地址数组,其中第i个条目指向文件的第i块

优点:

保持了链接结构的优点,又解决了其缺点 即能顺序存取,又能随机存取

满足了文件动态增长、插入删除的要求 能充分利用外存空间 缺点:

– 较多的寻道次数和寻道时间 – 索引表本身带来了系统开销 – 如:内外存空间,存取时间

UNIX文件系统采用的是多级索引结构(综合模式)

? 每个文件的索引表为15个索引项,每项2个字节。最前面12项直接登记存放文件

信息的物理块号(直接寻址)

? 如果文件大于12块,则利用第13项指向一个物理块,该块中最多可放256个文件

物理块的块号(一次间接寻址)。对于更大的文件还可利用第14和第15项作为二次和三次间接寻址 ?


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