2020—2021年第一学期20202415第五周学习总结

第十章，操作系统

一，操作系统的角色。

1，应用软件：帮助我们解决现实世界的问题的程序。

2，系统软件： 管理计算机系统并与硬件进行交互的程序。

3， 操作系统： 管理计算机资源并为系统交互提供界面的系统软件。

4，引导计算机：计算机硬件是靠电线连接的，初始时载入永久性存储器(ROM)中存储的一小组系统指令。这些指令将从二级存储器(通常是硬盘)中载入大部分系统软件。最终将载入操作系统软件的所有关键元素，执行启动程序。

术语“引导”来自于“靠自己的努力振作起来”这一思想，这也正是计算机开机后它所作的事情。

二，内存，进程与CPU管理。

1，多道程序设计：同时在主存中驻留多个程序，由它们竞争CPU的技术。

2.内存管理：了解主存中载有多少个程序以及它们的位置的动作。

3，进程：程序执行过程中的动态表示法。

4.进程管理：了解活动进程的信息的动作。

5 .CUP调度：确定主存中的哪个进程可以访问CPU以便执行的动作。

三，批处理。

四，分时。

a，分时：为多个交互用户同时共享CPU时间的系统。

b，虚拟机：分时系统创建的每个用户都有专有机器的假象。

c，主机：一个大型的多用户计算机，通常与早期的分时系统相关。

d，哑终端：在早期的分时系统中用于访问主机的一套显示器和键盘。

注意： 1，系统允许多个用户同时与计算机进行交互。 2.在分时系统中，每个用户都不必主动竞争资源。操作系统负责在幕后管理资源(包括CPU)共享。

五，内存管理。

1在以前的介绍中，所有程序在执行时都储存在主存中，这些程序引用的数据也都存储在主存中。

2.操作系统必须采用下列技术：

a，跟踪一个程序驻留在内存的什么位置以及是如何驻留的。

b，把逻辑程序地址转换成实际的内存地址。

3.但我们却并不确切地知道程序载入了主存中的什么位置，解决方法是使用两种地址——逻辑地址和物理地址。

a，逻辑地址：对一个存储值的引用，是相对于引用它的程序的。 b，物理地址：主存储设备中的真实地址。

4.在编译程序时，对标识符(如变量名)的引用将被转化成逻辑地址。当程序最终载入内存时，每个逻辑地址将被转换成对应的物理地址。

地址联编:逻辑地址和物理地址间的映射。

5，单块内存管理

a.单块内存管理:把应用程序载入一段连续的内存区域的内存管理方法。

除了操作系统外，单块内存管理一次只能处理一个程序。进行地址联编所要做的也只是把操作系统的地址考虑在内。

b.在这种内存管理机制中，逻辑地址只是一个相对于程序起始位置的整数值。也就是说，创建逻辑地址就像将程序载入地址是0的主存中一样。因此，要生成物理地址，只要用逻辑地址加上程序在物理主存中的起始地址即可。 3.单块内存管理法的优点在于实现和管理都很简单，但却大大浪费了内存空间和CPU时间。应用程序一般不可能需要操作系统剩余的所有空间，而且在程序等待某些资源的时候，还会浪费CPU的时间。

6，分区内存管理

有两种划分内存的方法，即固定分区法和动态分区法。

a，使用固定分区法，主存将被划分为特定数目的分区。这些分区的大小不一定要相同，但在操作系统初始引导时他们的大小就固定了。作业将被载入空间足够容纳它的分区。OS具有一个地址表，存放了每个分区的起始地址和长度。 b，使用动态分区法，将根据程序的需要创建分区。当载入程序时，将从主存划分出一块刚好能容纳程序的空间，留下一块新的、小一些的空白分区，以便之后供其他程序使用。操作系统将维护一个分区信息灬，不过在动态分区中，地址信息会随着程序的载入而清除和改变。

注意：固定分区和动态分区的地址联编基本上是一样的。与单块内存管理法一样，逻辑地址是相对于0起始点的整数。当CPU开始运行一个程序时，OS将把程序的分区起始地址存储到基址寄存器中。同样，分区的长度将被存入界限寄存器。

固态分区法：把内存分成特定数目的分区以载入程序的内存管理方法。

动态分区法：根据容纳程序的需要对内存分区的内存管理方法。 基址寄存器：存放当前分区的起始地址的寄存器。 界限寄存器：存放当前分区的长度的寄存器。

对于一个新程序，下面有三种常用的分区选择法：

a，最先匹配，即把第一个足够容纳程序的分区分配给它。

b，最佳匹配，即把最小的能够容纳程序的分区分配给它。

c，最差匹配，即把最大的能够容纳程序的分区分配给它。

注意：压缩：在动态分区中，作业可以在内存中移动，以创建较大的空白分区。

7，页式内存管理

a，页式内存管理需要跟踪分配的内存，还要解析地址，从而给操作系统增加了很多负担。但是，这种方法提供的好处值得做出这些牺牲。

b，在页式内存管理法中，主存被分成小的大小固定的存储块，叫做帧。进程被划分为页。在执行程序是，进程的页将被载入分散在内存中的各个未使用的帧中，因此，一个进程的页可能是四处散落的，无序的，与其他进程的页混合在一起。为了掌握进程页的分别，操作系统需要为内存中的每个进程维护一个独立的页映射表(PMT),把每个页映射到载入它的帧。

c，页式内存管理系统中的逻辑地址与分区系统中的一样，都是从一个相对于程序起始点的整数值开始。但这个地址被转换成两个值--页编号和偏移量。用页面大小除逻辑地址得到的上是页编号，余数是偏移量。 4.请求分页：页式内存管理法的扩展，只有当页面被引用（请求）是才会被载入内存。 页面交换：把一个页面从二级存储设备载入内存，通常会使另一个页面从内存中删除。 虚拟内存：由于整个程序不必同时处于内存而造成的程序大小没有限制的假想。 系统颠簸：频繁的页面交换造成的低效处理

六，进程管理

1，进程状态

a，在操作系统的管理下，进程会经历几种状态，即进入系统，准备执行，执行，等待资源以及执行结束。

b，进程状态：在操作系统的管理下，进程经历的概念性阶段。 c，分析进程的每个状态会发生那些事情：

**在创建阶段，将创建一个新进程。

**运行状态下的进程是当前CUP执行的进程。它的指令将按照读取-执行周期被处理。

**等待状态下的进程是当前在等待资源（除CUP以外的资源）的进程。

**终止状态下的进程已经完成了它的执行。

2，进程控制块

1.操作系统必须为每个活动进程管理大量的数据。这些数据通常存储在称为进程控制块(PCB)的数据结构中。 2.进程控制块：操作系统管理进程信息使用的数据结构。 3.上下文切换：当一个进程移出CPU时，另一个进程取代它时发生的寄存器信息交换。

七，CPU调度

1.所谓CUP调度，就是确定把那个处于准备就绪阶段的进程移入运行状态。 2.非抢先调度：当当前执行的进程自愿放弃了CPU时发生的CPU调度。

3.抢先调度：当操作系统决定照顾另一个进程而抢占当前执行进程的CPU资源是发生的CPU调度。

4.周转周期：从进程进入准备就绪状态到它最终完成之间的时间间隔，是评估CPU调度算法的标准。

5,先到先服务

a,在先到先服务调度方法中，进程按照它们到达运行状态的顺序转移到CPU。 b,在调度方法中，每个进程将依次访问CPU。 c,由于我们假设所有进程同时到达，所以每个进程的周转周期等于它的完成时间。事实上，进程并非同时到达的。

6,最短作业优先

最短作业优先CPU调度算法将查看所有处于准备就绪状态的进程，并分派一个具有最短服务时间的。和FCFS一样，它通常被实现为非抢先算法。

7,轮询法

1.CPU的轮询法将把处理时间平均分配给所有准备就绪的进程。 2.时间片(或时间量子)：在CPU轮询算法中分配给每个进程的时间量。 3.CPU的轮询算法可能是应用最广泛的。他一般支持所有的作业，被认为是最公平的算法。

第11章 文件系统和目录

11.1文件系统

文件：数据的有名集合，用于组织二级存储设备。

文件系统：操作系统为它管理的文件提供的逻辑视图。

目录：文件的有名分组。

11.1.1 文本文件和二进制文件

文本文件：包含字符的文件。

二进制文件：包含特定格式的数据的文件，要求给位串一个特定的解释。

11.1.2 文件类型

文件类型（file type）：文件中存放的关于类型的信息。
文件扩展名（file extension）：文件名中说明文件类型的部分。

扩展名 文件类型

txt 文本文件

mp3 au wav 音频文件

gif tiff jpg 图像文件

doc wp3 文字处理文件

java c cpp 程序源文件

11.1.3 文件操作

从文件中读取数据 把数据写入文件 重命名文件等

11.1.4 文件访问

顺序文件访问：以线性方式访问文件中的数据的方法。

直接文件访问：通过制定逻辑记录编号直接访问文件中的数据的方法。

11.1.5 文件保护

11.2 目录

11.2.1 目录树

目录树：展示文件系统的嵌套目录组织的结构。

根目录：包含其他所有目录的最高层目录。

工作目录：当前活动的子目录。

11.2.2 路径名

路径：文件或子目录在文件系统中的位置的文本名称。

绝对路径：从根目录开始，包括所有后继子目录的路径。

相对路径：从当前工作目录开始的路径。

11.3 磁盘调度

决定先满足哪个磁盘I/O请求的操作。

11.3.1 先到先服务磁盘调度法

FCFS算法按照请求到达的顺序处理它们，并不考虑读写头的当前位置。

11.3.2 最短寻道时间优先磁盘调度法

通过尽可能少的读写头移动满足所有未解决的请求。

11.3.3 SCAN磁盘调度法

读写头向轴心移动，再向盘片边缘移动。
不可能出现饿死现象，因为每个柱面都会被依次处理到。