操作系统大纲

本文最后更新于:2021年9月21日 下午

快速回顾操作系统时,对其的知识进行了整理,方便记忆。
由于研究生计划有变,暂不整理

操作系统

flowchart LR
    a1[进程与资源管理]-->b1[处理机]
    c1[存储管理]-->b2[主存]
    c2[设备管理]-->b3[设备]
    subgraph A[操作系统]
        a1-->c3[文件管理]
        a1-->c2
        a1-->c1
        c3-->c2
        c3-->c1
        end
    subgraph B[计算机硬件]
        b1
        b2
        b3
    	end

概论

  • 操作系统的发展变化

    • 批处理、分时
    • 单道程序、多道程序
    • 实时、网络、分布式
  • 冯诺依曼体系结构——存储程序式

    • 集中顺序过程控制
  • 操作系统的主要功能

    • 进程管理
    • 存储管理
    • 设备管理
    • 文件系统
  • 现代操作系统的基本特征

    • 并发执行
    • 资源共享
    • 虚拟化
    • 异步性
  • 操作系统的工作状态

    • 内核态/管态
    • 用户态/目态
  • 术语

    • 特权指令/保护指令
    • 中断、异常、系统调用
  • 分析操作系统的几种观点

    • 用户观点:操作系统为用户提供了哪些功能可以使用
    • 资源管理:整个操作系统由哪些部分组成
    • 进程观点:这些资源管理程序在什么时候开始起作用,以及在执行时如何相互联系
    • 模块分层设计:从操作系统构建角度 ,考虑操作系统的结构
    • 抽象与权衡

存储管理

存储管理的功能

【地址空间】→【存储空间】

  • 内存的分配与回收
  • 存储保护
  • 地址转换
  • 静态重定位
  • 动态重定位
  • 存储共享
  • “扩充”内存容量

分区存储管理

  • 固定分区
    • 基本思想
    • 优缺点
  • 可变分区
    • 基本思想
    • 优缺点
    • 主要算法:BestFit、WorstFit、FirstFit、NextFit
  • 覆盖与交换

页式存储管理

  • 页面、页框
  • 地址转换
    • MMU
    • 页表:多级页表、杂凑页表、反置页表
    • 快表
    • 页面的大小

段式内存管理

  • 内存访问的局部性原理
  • 虚拟存储器
    • 技术特征:离散性、多次性、对换性和虚拟性
  • 页面置换策略
    • 最优置换:OPT
    • 先进先出:FIFO
    • 最近最少使用:LRU
    • 第二次机会算法
    • 时钟算法:Clock
    • 工作集策略
  • 缺页中断

其他内容

  • 内存抖动:大部分时间花在了页面调度上,只有很小一部分时间用于实际运算
    • 解决方法:局部置换策略、工作集算法、预留部分页面、挂起若干进程
  • 写时复制技术
  • 内存映射技术
  • 存储保护

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