线程:线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单元,它是比进程更小的能独立运行的基本单元。
进程与线程的关系:1线程的改变只代表CPU执行过程的改变,而没有发生进程所拥有的资源变化;2进程是系统中所有资源分配时的基本单位;3进程拥有一个完整的虚拟地址空间;4进程不依赖于线程而独立存在。
四.处理机管理的工作是对CPU资源进行合理的分配使用,以提高处理机利用率,并
使各用户公平地得到处理机资源。
作业:用户要求计算机所做的关于一次业务处理的全部工作,它包括作业的提交、执行和输出等过程。
作业调度算法:先来先服务(FCFS)、优先级算法、最短作业优先法(SJF)——选择那些估计需要执行时间最短的作业投入执行、最高响应比优先法(HRN)——同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短,从中选出响应比最高的作业投入执行。
调度的目标:1对所有作业应该是公平合理的2应使设备有高的利用率3每天执行尽可能多的作业4有快的响应时间
调度层次:作业调度、交换调度、进程调度、线程调度。 平均周转时间Ti 平均带权周转时间Wi
五.存储管理:p143表
存储管理的任务和功能:解决多道作业的主存空间的分配问题。包括:内存区域的分配的管理、地址变换、内存的扩充技术、内存的共享和保护技术。 重定位:把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。
地址重定位:在多道程序环境中,用户程序的相对地址与装入内存后的实际物理地址不同,把相对地址转换为物理地址。
静态地址重定位:在虚拟空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作。优点是不需要硬件支持;缺点是无法实现虚拟存储器且必须占用连续的内存空间。
动态地址重定位:在程序执行过程中,在CPU访问内存之前,将要访问的程序或数据地址转换成内存地址。优点是可以对内存进行非连续分配,提供了实现虚拟存储器的基础,有利于程序段的共享。
存储管理方法:分区、分页、分段,段页式。
内存紧缩技术:内存紧缩主要是将各个占用分区向内存一端移动,使各个空闲分区聚集在另一端,然后将各个空闲分区合并成一个空闲分区,即合并内存碎片。
页面置换算法:先进先出算法(FIFO)、最近最少使用算法(LRU)、轮转算法(clock)、最优淘汰算法(OPT)——选择“未来不再使用的”或“在离当前最远位置上出现的”页面被置换。
分页是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的部分,每一个部分称作页面。 分段是一组逻辑信息的集合,即一个作业中相对独立的部分。 地址转换由硬件实现。
逻辑地址、物理地址:逻辑地址是指用户程序经编译后,每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址,它是数据在内存中的实际存储地址。
虚拟存储器:虚拟存储器是一种存储管理技术,用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。但是虚拟存储器的容量并不是无限的,它由计算机的地址结构长度所确定,另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。
分区存储管理:优点是1实现了多个作业或进程对内存的共享,有助于多道程序设计,从而提高了系统的资源利用率2该方法要求的硬件支持少,管理算法简单,因而实现容易。缺点是1内存利用率仍然不高2作业或进程的大小受分区大小控制,除非配合采用覆盖和交换技术3无法实现各分区间的信息共享。
覆盖技术:一个程序的几个代码段或数据段,按照时间先后来占用公共的内存空间。 交换技术:暂停执行内存中的进程,将整个进程的地址空间保存到外存的交换区中,而将外存中由阻塞变为就绪的进程的地址空间读入到内存中,并将该进程送到就绪队列。
页式存储管理:
优点是1由于它不要求作业或进程的程序段和数据在内存中连续存放,从而有效地解决了碎片问题2提供了内存和外存统一管理的虚存实现方式,使用户可以利用存储空间大大增加,这既提高了主存的利用率,又有利于组织多道程序执行。
缺点是1要求有相应的硬件支持2增加了系统开销3请求调页的算法如选择不当,有可能产生抖动现象4虽然消除了碎片,但每个作业或进程的最后一页内总有一部分空间得不到利用。
段式和段页式存储管理:分段情况下要求每个作业的地址空间按照程序的自然逻辑关系分成若干段,每个段有自己的段名。 段式存储管理:
优点是1提供了内外存统一管理的虚存实现2段长可根据需要动态增长3便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享4便于实现动态链接。
缺点是1需要更多的硬件支持,提高了机器成本2每个段的长度受内存可用区大小的限制。
设备管理的任务和功能:分配设备、控制和实现输入输出操作、管理输入输出缓冲区、实现虚拟设备技术
设备管理:操作系统的重要组成部分之一,管理和控制I/O设备。 设备管理的主要任务是:
(1)选择和分配输入输出设备以便进行数据传输操作; (2)控制输入输出设备和CPU(或内存)之间交换数据; (3)为用户提供一个友好的透明接口;
(4)提高设备和设备之间、CPU和设备之间,以及进程和进程之间的并行操作度,以提高操作系统的效率。 设备管理程序的功能:
(1)提供和进程管理系统的接口。 (2)进行设备分配。
(3)实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作,这需要有相应的硬件支持。 (4)进行缓冲区管理。
块设备:磁盘,磁带等以字符块为单位组织和处理信息的设备。 字符设备:键盘,终端,打印机等以字符为单位组织和处理信息的设备。 数据传送控制方式:程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式、通道方式。 中断技术:中断是指计算机在执行期间,系统内发生非寻常的急需处理事件,使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序,待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或执行优先级高的新进程。
引起中断发生的事件被称为中断源。中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求,而CPU收到中断请求后转相应的事件处理程序称为中断响应。
中断屏蔽是指在中断请求产生后,系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分的中断仍能得到响应。
通道技术:通道控制方式是一种以内存为中心,实现设备和内存直接交换数据的控制方式。
缓冲技术:为了解决外围设备与处理机速度不匹配的问题可以设置缓冲区。 引入缓冲的目的:1.为了匹配外设与CPU之间的处理速度。2.为了减少中断次数和中断处理时间。3.为了解决DMA或通道方式时的瓶颈问题。 设备分配方式:静态分配、动态分配。
设备分配策略:先请求先分配,优先级高者先分配。
设备分配的数据结构:设备控制表DCT、系统设备表SDT、控制器控制表COCT、通道控制表CHCT。
文件管理方法:空闲文件目录、空闲块链、位示图。
文件管理的任务和功能:分配与管理外部存储器,实现“按名存取”;提供合适的存储方法;完成对存放在存储设备上的文件信息的查找;完成文件的共享与提供保护功能。 文件被解释为一组赋名的相关联字符流的集合,或者是相关联记录(一个有意义的信息单位)的集合。
文件系统: 操作系统中与管理文件有关的软件和数据称为文件系统,它负责为用户建立文件,撤消、读写、修改和复制文件,还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。
文件的逻辑结构指从用户观点出发所见到的文件组织形式。 文件的逻辑结构:记录式的有结构文件、字符流式的无结构文件. 文件的物理结构指文件在存储设备上的存储组织形式。 文件的物理结构:连续文件、串联文件、索引文件 文件存取概念:找到文件内容所在的逻辑地址。
常见的文件存取方式:顺序存取方式、随机(直接)存取方式、按关键字存取方式。 文件目录可分为单级目录、二级目录和多级目录。
多级目录结构的特点:层次清楚、解决了文件重名问题、查找搜索速度快。