(考研复试)操作系统笔记(3)

2019-06-17 18:24

假象,所以叫虚拟存储器。可以用分页和分段来实现。 43:虚拟存储器的分页,也是页表,但是有一部分还在硬盘上,于是页表有所不同,还要指出所调的块在外存上的地址。缺页中断。地址变换流程:程序请求访问一页,页号如果正确,检索快表,如果在快表中,就形成物理地址直接访问,如果不在就访问页表,如果页在内存,就修改快表,然后访问物理地址,如果不在,就产生缺页中断,保留CPU现场,在外存中找到缺页,如果内存满了,就要换页,如果被换出的页被修改了还要写回外存,如果内存没满,启动I/O,直接调页,放入内存,修改页表,然后程序重新请求访问该页。 44:虚拟存储器的内存分配策略:固定分配局部臵换,系统给程序分配一定数目的物理块,就这么多数目,不能改变,如果发现缺页就在该进程的页面中选一个调出。可变分配全局臵换:OS保持一个空闲物理块队列,如果缺页,就从空闲物理块队列拿出一个装入一个页面,当没空闲的了,在从任意进程中选择一块调出。可变分配局部臵换:系统给程序分配一定数目的物理块。如果发现缺页就在该进程的页面中选一个调出,如果频繁的发生缺页中断,就多分配几个物理块。物理块分配算法:平均分配,进程大小分配,进程优先级分配。

45:调页策略:预调页:一次调入相邻的若干页。请求调页,要什么页给什么页

46:页面臵换算法:最佳臵换法(被淘汰的页面是未来长时间不会使用的)最近最久未使用LRU(可以用寄存器,和栈实现)clock臵换算法(每个页面设臵一个访问位,访问某页的时候,访问位臵1,淘汰某页的时候访问为臵0,如果再淘汰这页,真的淘汰了。) 设备管理

47:I/O设备的分类:存储设备和输入输出设备。低中高速设备,块设备和字符设备。独占共享虚拟设备。

48:设备和控制器之间的接口:数据信号线,控制信号线,状态信号线。

49:设备控制器:由处理机接口和设备接口,I/O逻辑三部分组成,接受和识别命令,数据交换,标识和报告设备状态,地址识别,数据缓冲,差错控制。 50:I/O通道是一种特殊的处理机。 51:总线系统ISA,EISA,VESA,PCI

52:程序I/O(处理机向控制器发送一个I/O指令,把状态寄存器设busy,然后不断的循环测试busy,如果busy为1,表示输入机还没输完,如果为0,处理机把数据寄存器的数据取出,送到指定内存单元,这样完成了一个字符的I/O)中断驱动的I/O(CPU向设备控制器发一个I/O命令,然后立即返回执行原来的任务,设备控制器自动控制I/O设备,控制输入设备读数据,一旦数据进入数据寄存器,控制器就

发送中断信号,CPU取走数据信号,写入内存)直接存储器访问DMA(不再以字节为单位,开始以数据块为单位,直接由设备输入内存,仅完成一个数据块的传送的开始和结束的时候才需要CPU干预)I/O通道(DMA随便可以完成一个数据块的传送,且只能传到一个内存区域,而通道可以传送一组数据块到不同的内存区域,CPU要完成一组相关的读写操作,只需向通道发送一个I/O指令,给出所要执行的通道程序的首地址和I/O设备,通道接受到指令以后,执行通道程序完成I/O任务。)

53:缓冲:缓冲是为了缓和CPU和I/O速度不匹配的问题,减少对CPU的中断频率,放宽CPU中断响应时间要求。有单缓冲和双缓冲,双缓冲可以同时双向通信。循环缓冲,缓冲池(循环缓冲只适用于某种特定的进程,当系统较大时候,就会有许多这样的循环缓冲,于是有了可供多个进程共享的缓冲池)

54:中断处理程序:进程上下文切换,处理中断信号,读取设备状态修改进程状态等。

55:设备驱动程序:接受上层软件发来的抽象I/O命令,转化为具体要求后发送给设备控制器,此外也接受设备控制器发来的信号传给上层软件。

56:为了实现设备分配,必须在系统中设臵相应的数据结构:设备控制表:系统为每一个设备分配一个设备控制表,记录

本设备情况,包括设备队列队首指针,设备状态,设备控制器表指针,重传次数。类似的还有控制器控制表,通道控制表,系统设备控制表

57:设备分配流程:首先根绝I/O请求的物理设备名,找到系统设备表,找出设备的设备控制表,找到设备状态字段,找出与该设备连接的控制器的控制器控制表,在控制器控制表中找到通道控制表,根据通道控制表知道是不是忙碌等等。只有在设备,控制器,通道都分配成功的时候才算分配成功,才可以启动I/O设备传输数据。

58:spooling技术(假脱机技术):spooling技术可以将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备,允许多个用户共享一台物理I/O设备。输入输出井,输入输出缓冲区,输入输出进程构成。井在磁盘上,缓冲区在内存上。比如要共享一个打印机,用户要求打印的时候,SPOOLING同意打印,但是不真正的打印,而是输出井之中申请一个空闲磁盘块,将要打印的数据输入其中,输出进程为用户进程申请一张用户请求打印表,把用户打印要求写入表中,再把表挂到打印队列上。打印机空闲的时候,就取出表,把井中的传送到缓冲区,再打印。SPOOLING提高了I/O速度,实现了虚拟设备的功能。

59:磁盘调度:先来先服务,最短寻道时间优先(选择要求访问的磁道与当前磁道最近的进程)扫描算法(引入方向的

概念,选择是磁头移动方向上最近的进程)循环扫描算法(扫描算法是磁道由左到右再由右到左,而这个是由左到右,由左到右,由左到右、、、)

60:磁盘高速缓存:为了提高磁盘的I/O速度,利用内存中的存储空间来暂存磁盘中读出的盘块信息,逻辑上属于磁盘,物理上属于内存,磁盘高速缓存有两种形式,一个是在内存上固定分配一小块空间,另一个是内存上所有的未分配空间都可以用。当有一个进程请求某个盘块的时候,就先查看磁盘高速缓存。如果高速缓存装满了,就要使用臵换算法,而且高速缓存里的还要周期性的写回磁盘。

61:提高磁盘I/O的方法:提前读,延迟写(本来要把某个缓冲区的数据写回磁盘,但是考虑到可能等会还要用,于是就把这个缓冲区放到空闲缓冲区队列的最后,一直等到这个空闲缓冲区需要被占用的时候,才写回去),优化物理块分布,虚拟盘(RAM利用内存仿真磁盘)。 文件管理

62:现代计算机是通过文件系统来组织和管理计算机所存储的大量程序和数据的。数据分成数据项,记录,文件三个等级。

63:文件的逻辑结构:有结构文件(由一个以上的记录构成,有顺序文件,索引文件,索引顺序文件),无结构文件(大量的源程序,可执行文件,库函数,就是无结构文件。)


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