2021-2022——1学期20212304《网络空间安全导论》第五周学习总结

《计算机科学概论》第10,11章学习总结

目录

第十章：抽象数据类型与子程序

10.1操作系统的角色

应用软件：帮助我们解决显示问题的程序。
系统软件：管理计算机系统并与硬件进行交互的程序。
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。

一台计算机通常只有一个活动的操作系统，在系统运行中负责控制工作。
引导计算机：系统载入指令准备就绪的过程。
双/多引导系统：计算机可以具备两个或更多个操作系统，用户可以在开机时选择使用哪个。不过任何时候都只有一个操作系统在控制计算机。

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。
内存管理：了解主存中有多少程序以及它们的位置的动作。
进程：程序执行过程中的动态表示法。
进程管理：了解活动进程的信息的动作。
CPU调度：确定主存中的哪个进程可以访问CPU以便执行的动作。
作业：程序和系统指令的集合。(在交付程序时，用户需要为执行程序所需的系统软件或其他资源提供一套单独的指令)

一个分批包含一组需要相同或相似资源的作业。

分时：多个交互用户同时共享CPU时间的系统。
虚拟机：分时系统创建的每个用户都有专有机器的假象。
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。
哑终端：在早期的分时系统中用户用于访问主机的一套显示器和键盘。
实时系统：应用程序的特性决定了响应时间至关重要的系统。
响应时间：收到信号和生成响应之间的延迟时间。

10.2内存管理

  • 操作系统必须执行的任务：
    • 跟踪一个程序驻留在内存的什么位置以及是如何驻留的
    • 把逻辑地址转换成实际的内存地址

逻辑地址：对一个存储值的引用，是相对于引用它的程序的。它使程序可以在内存中移动，或者每次载入不同的位置。
地理地址：主存储设备中的真实地址。
地址联编：逻辑地址和地理地址间的映射。

1.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。
逻辑地址是相对于0起始点的整数。
优点：实现和管理都很简单。
缺点：大大浪费了内存空间和CPU时间。
2.分区内存管理：

固定分区法：把内存分成特定数目的分区以载入程序的内存管理方法。这些分区的大小不一定要相同，但在操作系统初始引导是它们的大小就固定了。
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。

无论是固定分区还是动态分区，任何时候内存都是被划分为一组分区，有些是空的，有些分配给了程序。

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。

  • 三种常用的分区选择法：
    （1）最先匹配：即把第一个足够容纳程序的分区分配给它。（适用于固定分区）
    （2）最佳匹配：即把最小的容纳程序的分区分配给它。（适用于固定分区）
    （3）最差匹配：即把最大的容纳程序的分区分配给它。（适用于动态分区）

压缩：在动态分区中，作业在内存中移动以创建较大的空白分区的过程。
3.页式内存管理

页式内存管理法：把进程划分为大小固定的页，载入内存时存储在帧中的内存管理方法。
帧：大小固定的一部分主存，用于存放进程页中。
页：大小固定的一部分进程，存储在内存帧中。
页映射表：操作系统用于记录页和帧之间的关系的表。
页编号：页面大小除以逻辑地址得到的商。
偏移量：页面大小除以逻辑地址的余数。

  • 两种无效的逻辑地址：（1）越过了进程的界限（2）偏移量大于帧大小

请求分页：页式内存管理法的扩展，只有当页面被引用(请求)时才会被载入内存。

分页的优点在于不必再把进程存储在连续的内存空间中。这种分隔进程的能力把为进程寻找一大块可用空间的问题转化成了寻找足够多的小块内存。

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现象。
系统颠簸：连续的页面交换造成的低效处理。

10.3进程管理

进程状态：在操作系统的管理下，进程历经的概念性阶段。

  • 准备就绪状态下的进程等待使用CPU的机会，其执行没有任何障碍；
    等待状态下的进程是当前在等待资源(除CPU以外的资源)的进程。
  • 可能同时有多个进程处于准备就绪或等待状态，但只有一个进程处于运行状态。

进程控制块(PCB)：操作系统管理进程信息使用的数据结构。

  • 进程在执行过程中被中断时，它的程序计数器的值将被保护起来，以便当它再次进入运行状态时可以从中断处开始执行。

上下文切换：当一个进程移出CPU，另一个进程取代它时发生的寄存器信息交换。
CPU调度：确定把哪个处于准备就绪状态的进程移入运行状态。
1.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。
2.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资源时发生的CPU调度。
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。

  • 三种CPU调度：
    （1）先到先服务(FCFS)：进程按照它们到达运行状态的顺序转移到CPU。（非抢先）
    （2）最短作业优先(SJN)：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(基于估算的未来信息)服务时间的。（非抢先）
    （3）轮询法：将把处理时间平均分配给所有准备就绪的进程。

时间片：在CPU轮询算法中分配给每个进程的时间量。

第十一章：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。
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。

计算机上的所有数据最终都是以二进制数字的形式储存的。
用文本编辑器可以创建、查看和修改文本文件的内容，要求给位串一个特定的解释。

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

改变文件扩展名不会改变文件中的数据或它的内部格式。
一个打开的文件总要有一个当前文件指针（一个地址），说明下一次读写操作要发生在什么位置。

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：通过指定逻辑记录编号直接访问文件中的数据的方法。

文件访问的方法定义了重定位当前文件指针的方法，它们与存储文件的设备的物理限制无关。
UNIX操作系统中的三类文件保护设置：

文件保护机制决定了谁可以使用文件以及为什么目的而使用文件。

11.2目录

大多数操作系统都用文件表示目录。目录文件存放的是关于目录中的其他文件的类型。

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。
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。

使用相对路径时，有时需要返回上层的目录，而绝对路径不会遇到这种情况。
大多数操作系统使用两个点（..）来表示父目录（一个点用于表示当前工作目录）。

10.3磁盘调度

把数据传入或传出二级存储设备是一般的计算机系统的首要瓶颈。

磁盘调度：决定先满足哪个磁盘I/O请求的操作。

  1. 先到先服务磁盘调度法：不是最有效，却最容易实现。
  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。
    饿死：若已有的请求未解决，新请求不断涌来且其位置总比早期请求所需要的柱面离当前位置更近，那么理论上早期的请求将永远得不到满足。
  3. SCAN磁盘调度法：读写头在轴心和盘片边缘来回移动，每个柱面都会被依次处理到。
    变体一：环形SCAN算法：把磁盘看作环，读写头到达一端之后直接返回另一端，之间不再处理请求。这样可减少平均等待时间。
    变体二：LOOK磁盘调度算法：最小化到轴心和到盘片边缘的移动限制。

收获

了解了操作系统是如何协调管理计算机资源的。
对较为熟悉的文件系统有了更多计算机层面的认识。

问题即解决过程

没有理解单块内存管理是在干什么————通过老师上课的讲解明白了。

posted on 2021-10-31 17:16  20212304杨璞华  阅读(86)  评论(0)    收藏  举报