操作系统重点知识汇总(1)(3)

2019-04-17 16:05

页号P 位移量W 页号P;逻辑地址A;页面大小L;页内地址d

P= INT[A/L]

d=A mod L

例如,系统的页面大小为1KB,设A=2170B,求页号和页内地址。

解:1KB=210B=1024B 页号P=INT[2170/1024]=2 页内地址d=2170mod1024=122 2.页表的作用:是实现从页号到物理块号的地址映射。

3.分页系统的地址变换机构:实现从逻辑地址到物理地址的转换,见P132 图4-13。 4.具有快表的地址变换机构:不具快表,则需两次访问内存:第一次访问页表;第二次访问得到绝对地址内容。

为了提高地址变换速度,可在地址变换机构中增设一个具有并行查寻能力的特殊高速缓冲器,又称为“联想寄存器”或“快表”。 5.两级页表:逻辑地址结构可描述如下:

外层页号 P1 外层页内地址 P2 页内地址 d 31 22 21 12 11 0 6.分段系统的基本原理(只要看得懂就行)P136

7.段页式系统基本原理,是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,即“先分段后分页”。

8.在段页式系统中,为了获得一条指令或数据,须三次访问内存。第一次访问段表取得页表始址;第二次访问页表,从中取出该页所在的物理块号,并将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址;第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中,取出指令或数据。 9.虚拟存储器的三大主要特征:(1)多次性:一个作业被分成多次调入内存运行。 (2)对换性:允许在作业的运行过程中进行换进、换出。

(3)虚拟性:能够从逻辑上扩充内存容量,使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。

4.7请求分页存储管理方式:

1,请求分页中的硬件支持:一定容量的内存,外存的计算机系统,还需要页表机制,缺页中断机构以及地址变换机构。 2、页面分配和置换策略。

1)固定分配局部置换。缺点:难以确定固定分配的页数.(少:置换率高 多:浪费) 2)可变分配全局置换

3)可变分配局部置换根据进程的缺页率进行页面数调整,进程之间相互不会影响。 4.8 页面置换算法:

1)最佳置换算法,2)先进先出(FIFO)页面置换算法 3)最近最久(LRU)未使用置换算法 (要懂的这几种算法的实现,看例题) 4.9 请求分段存储管理方式:

1,请求分段管理所需的硬件支持有段表机制,缺段中断机构,以及地址变换机构 2,在请求芬顿式管理中所需的主要数据结构式段表。

第五章 设备管理

1、I/O设备的类型:

1)按设备的使用特性分类:

(1)存储设备 (2)输入/输出设备 (3)交互式设备 2)按传输速率分类:

(1)低速设备 如键盘、鼠标器等 (2)中速设备 如打印机 (3)高速设备 如磁带机 3)按信息交换的单位分类:

(1)块设备 磁盘,可定位 (2)字符设备 打印机 4)按设备的共享属性分类:

(1)独占设备。指一段时间内质循序一个用户(进程)访问的设备。即临界资源。 (2)共享设备。指在一段时间内循序多个进程同时访问的设备。如磁盘。

(3)虚拟设备。指通过虚拟即使将一台独占设备变换为若干台逻辑设备,供若干个用户(进程)同时使用。

2、I/O通道:是一种特殊的处理机,它具有执行I/O指令的能力,并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。

引入的目的是为了建立独立的I/O操作,解脱CPU对I/O的组织、管理。 3、I/O控制方式:

1)程序I/O方式:或称为忙-等待方式,即在处理机向控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时,要同时把状态寄存器中的忙/闲标志busy至为1,然后不断地循环测试busy。这种方式CPU资源浪费极大。

2)中断驱动I/O控制方式:即当某进程要启动某个I/O设备工作时,便由CPU向相应的

设备控制器发出一条I/O命令,然后立即返回继续执行原来的任务。 这种方式用于字符设备I/O。

3)直接存储器访问(DMA)I/O控制方式:用于块设备的I/O。 4、单缓冲:(简单了解原理)

块设备输入时(图a),系统每一块数据的处理时间表示为Max(C,T)+M;字符设备输入时(图b),缓冲区用于暂存用户输入的一行数据,在输入期间,用户进程被挂起以等待数据输入完毕,在输出时,用户进程将一行数据输入到缓冲区后,继续进行处理。

5、双循环

缓冲区1用户进程(a)处理(C)工作区传送(M)缓冲区输入(T)T1(b)M1T2M2C1T3M3C2在块设备输入时(图a),先将数据送入第一缓冲区,装满后便转向第二缓冲区,此时操作系统可从第一缓冲区中移出数据,送入用户进程。系统处理一块数据的时间可以粗略地认为缓冲区2是Max(C,T);对于字符设备(图b),用户在输入完第一行之后,在CPU执行第一行中的命令时,用户可向第二缓冲区输入下一行数据。

6、循环缓冲 (b)

T1(缓冲1)M1C1T2(缓冲2)M2C2T3(缓冲3)M3C3T4(缓冲4)M4C4 (a)工作区

用户进程 I/O设备T4C3tI/O 设备

循环缓冲由多个缓冲区和多个指针组成。 6.(5-4~~5-6) (3)SPOOLing系统:

概念:在联机情况下同时出现外围操作。

组成:输入井和输出井 输入缓冲区和输出缓冲区 输入进场Spi和输出进程SPo 特点:提高I/O速度; 将独占设备改造为共享设备; 实现了虚拟设备功能 (4)磁盘的结构和布局:P192页的图 (5)磁盘访问时间:1)寻道时间:TS=m*n+s

m:常量,n:磁道数,s:磁臂启动时间。 2)旋转延时间Tr:指定扇区旋转到磁头下所需时间。 设每秒r转,则Tr=1/2r(均值) 3)数据传输时间Tt=b/rN

b:读写字节数N:每道上的字节数 访问时间:Ta=Ts+1/2r+b/rN (6)磁盘调度

(1)FCFS(Fisrt Come First Served)先来先服务

特点:公平、简单,寻道时间长,相当于随机访问模式。 仅适用于请求磁盘I/O的进程数目较少的场合。 (2)、SSTF(最短寻道优先)最短寻道时间优先

GG654GR1NextiR1RGNextgGG654GNextgNexti2323RCcurrent SSTF比FCFS有更好的寻道性能

贪心的算法 饥饿现象

不能保证平均寻道时间最短

FCFS调度算法 SSTF调度算法

(3)SCAN 扫描算法(也称为电梯算法)。 SCAN算法:

在移动方向固定的情况下采用了SSTF,以避免饥饿现象 存在请求进程等待延迟现象

(4)、循环扫描CSCAN 磁头单向移动

一个方向读完,不是象SCAN那样回头,而是循环扫描。 请求延迟时间:2T?T+Smax


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