全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試三級(jí)數(shù)據(jù)庫考點(diǎn)分析之操作系統(tǒng)[3]

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3.3作業(yè)管理
     考點(diǎn)14操作系統(tǒng)與用戶之間的接口
     操作系統(tǒng)向用戶提供了兩類接口:一類是程序級(jí)接口,另一類是作業(yè)級(jí)接口。
     1.程序級(jí)接口
     程序級(jí)接口是由一組系統(tǒng)調(diào)用命令組成的。系統(tǒng)調(diào)用命令可以看成是機(jī)器指令的擴(kuò)充,用戶通過在程序中使用這些系統(tǒng)調(diào)用命令來請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供服務(wù)。
     2.作業(yè)級(jí)接口
     作業(yè)級(jí)接日是為用戶在作業(yè)一級(jí)請(qǐng)求操作系統(tǒng)為其服務(wù)而設(shè)置的,用戶可通過這類接口組織控制作業(yè)的工作流程。作業(yè)級(jí)接1-1可分為聯(lián)機(jī)接口和脫機(jī)接口兩類。
     考點(diǎn)15作業(yè)管理
     作業(yè)就是用戶在一次事務(wù)處理過程中,要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的總稱。一個(gè)作業(yè)分為幾個(gè)步驟,每個(gè)步驟稱為作業(yè)步。在批處理系統(tǒng)中將作業(yè)安排在輸人設(shè)備上,然后依次讀人系統(tǒng)進(jìn)行處理,從而形成了 作業(yè)流作業(yè)管理分為作業(yè)調(diào)度和作業(yè)控制兩部分。
     1.作業(yè)調(diào)度
     作業(yè)調(diào)度的主要任務(wù)是:按照各種調(diào)度算法,從后備作業(yè)隊(duì)列中挑選一批合理搭配的作業(yè)。進(jìn)人運(yùn)行狀態(tài),同時(shí),為選中的作業(yè)分配內(nèi)存和外部設(shè)備等資源,為其建立有關(guān)的進(jìn)程,當(dāng)作業(yè)執(zhí)行結(jié)束進(jìn)人完成狀態(tài)時(shí),做好釋放資源等善后處理工作。
     (1)作業(yè)的狀態(tài):一個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)到運(yùn)行結(jié)束,要經(jīng)過4種狀態(tài)的變遷,即提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)和完成狀態(tài)
     (2)作業(yè)調(diào)度算法:常用的作業(yè)調(diào)度算法有以下幾種
     先來光服務(wù)算法
     短作業(yè)優(yōu)先算法
     響應(yīng)比作業(yè)優(yōu)先算法
     優(yōu)光數(shù)算法
     2.作業(yè)控制
     作業(yè)控制是指用戶或系統(tǒng)操作員對(duì)作業(yè)運(yùn)行的全過程控制。作業(yè)控制可以分為聯(lián)機(jī)作業(yè)控制和脫機(jī)作業(yè)控制兩種方式。
     3.4存儲(chǔ)管理
     考點(diǎn)16基本概念
     1.存儲(chǔ)器
     存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要資源,必須重點(diǎn)管理的資源。存儲(chǔ)器可分為3類:主存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器和高速緩存
     2.存儲(chǔ)管理的主要目的和功能
     (1)內(nèi)存空間的分配和回收。操作系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分配一定的內(nèi)存空間,進(jìn)程結(jié)束時(shí)要收回內(nèi)存空間。
     (2)內(nèi)存空間的共享。內(nèi)存共享是指兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共用內(nèi)存中相同的區(qū)域,其目的是節(jié)省內(nèi)存空間,實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信,提高內(nèi)存空間的利用效率。存儲(chǔ)共享的內(nèi)容可以是程序的代碼,也可以是數(shù)據(jù)。
     (3)存儲(chǔ)保護(hù)。在多道程序并發(fā)運(yùn)行的環(huán)境下,內(nèi)存中系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)段可供不同的用戶進(jìn)程共享。為了保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)各類程序和信息不被破壞和干擾,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,需要對(duì)內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)段采取保護(hù)措施。內(nèi)存保護(hù)一般有防止地址越界和防止操作越權(quán)兩種方式。
     (4)地址映射。地址映射又稱為地址的重定位。地址有物理地址和邏輯地址(又稱相對(duì)地址)兩個(gè)概念。
     程序被調(diào)入主存時(shí),首先要將程序的邏輯地址變換為物理地址,包括相應(yīng)地調(diào)整程序中有關(guān)地址的指令,這個(gè)過程稱為地址重定位。重定位的方法有兩種:靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位
     (5)內(nèi)存擴(kuò)充。系統(tǒng)中內(nèi)存容量是有限的,操作系統(tǒng)為了滿足用戶的作業(yè)對(duì)內(nèi)存空間的需要,以某種方式將內(nèi)、外存聯(lián)合起來,向用戶提供一個(gè)虛擬存儲(chǔ)器,其容量比實(shí)際內(nèi)存要大得多。
     3.碎片管理
     碎片是指內(nèi)存中出現(xiàn)的一些零散的小空閑區(qū)域_解決碎片的方法是緊湊(拼接)技術(shù).
     考點(diǎn)17分區(qū)存儲(chǔ)管理
     分區(qū)式存儲(chǔ)管理是滿足多道程序運(yùn)行的一種存儲(chǔ)管理技術(shù),其基本思想是將內(nèi)存劃分為若十連續(xù)區(qū)域,稱為分區(qū),每個(gè)分區(qū)裝入一個(gè)運(yùn)行作業(yè)。按分區(qū)的方式,又可分為同定分區(qū)和可變分區(qū)。
     1.固定介區(qū)
     固定分區(qū)是指在處理作業(yè)前將內(nèi)存劃分為若十個(gè)固定大小的存儲(chǔ)區(qū),每個(gè)分區(qū)裝人一個(gè)作業(yè),到該作業(yè)完成后收回該區(qū)。固定分區(qū)會(huì)浪費(fèi)一些存儲(chǔ)空間。
     2.可變介區(qū)
     可變分區(qū)是指在作業(yè)裝人內(nèi)存時(shí)進(jìn)行分區(qū),分區(qū)的大小正好與作業(yè)要求的存儲(chǔ)空間相等,分區(qū)的個(gè)數(shù)與大小都是不確定的。這種分區(qū)方式的缺點(diǎn)就是會(huì)引起碎片的產(chǎn)生。
     系統(tǒng)利用空閑區(qū)表來管理內(nèi)存中的空閑分區(qū),常用的分配策略有:最先適應(yīng)算法、適應(yīng)算法和最壞適應(yīng)算法。系統(tǒng)為正在運(yùn)行的進(jìn)程提供一對(duì)硬件寄存器,可采用兩種方式:
     (1)基址寄存器和限長寄存器。
     (2)上界寄存器和下界寄存器。
     考點(diǎn)18頁式存儲(chǔ)管理
     1.基本概念
     (1)內(nèi)存分配。頁式存儲(chǔ)管理把內(nèi)存空間分為相同大小的存儲(chǔ)區(qū)稱為“塊”,用戶的作業(yè)地址空間也分成與“塊”同樣大小的若干個(gè)片段,稱之為“頁”。頁和塊從零開始按順序編號(hào),分別稱為“頁號(hào)”和“塊號(hào)”。
     分配內(nèi)存時(shí),每一個(gè)頁對(duì)應(yīng)一個(gè)塊,這些塊在物理上可以是連續(xù)的,也可以是不連續(xù)的;
     (2)頁表。在內(nèi)存中的固定區(qū)域,系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)建立了一個(gè)頁面映像表,簡稱“頁表”。頁表的作用是實(shí)現(xiàn)從頁號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射,頁表中有頁號(hào)、塊號(hào)和狀態(tài)。頁表狀態(tài)是表示該頁是否已經(jīng)調(diào)人內(nèi)存,1為已經(jīng)調(diào)入,0為尚未調(diào)入。
     (3)快表??毂硎谴娣旁谝粋€(gè)具有并行查詢能力的特殊高速緩存中的活動(dòng)頁。
     (4)頁面大小。頁面大小直接影響到地址轉(zhuǎn)換和頁式存儲(chǔ)管理的性能,一般取2的整數(shù)次冪。頁面太大則與分區(qū)存儲(chǔ)相差不大,頁面太小則會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。
     2.含實(shí)現(xiàn)方法
     系統(tǒng)為用戶程序建立一張頁表,用于記錄用戶程序邏輯負(fù)面與內(nèi)存物理頁面之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。并且設(shè)立一張內(nèi)存空閑頁面表,來記錄內(nèi)存物理頁面情況,用于內(nèi)存分配和回收。為了實(shí)現(xiàn)頁式存儲(chǔ),要有一對(duì)硬件寄存器,即頁表始址寄存器和頁表長度寄存器。
     考點(diǎn)19段式存儲(chǔ)管理
     1.基本原理
     (1)內(nèi)存劃分在段式管理中,作業(yè)的地址空間分成若干段,每段都是一個(gè)連續(xù)的地址空間,每個(gè)段中有一個(gè)起始地址即段首址段中所有單元從零開始依次編址,得到段內(nèi)地址。
     (2)邏輯地址用戶程序按邏輯上有完整意義的段來劃分的存儲(chǔ)空間稱為邏輯段。用戶程序的邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)地址兩部分組成。
     (3)內(nèi)存分配系統(tǒng)為每個(gè)邏輯段分配一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域,但邏輯上連續(xù)的段在內(nèi)存中不一定連續(xù)存放
     2.實(shí)現(xiàn)方法
     系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張段表,用于記錄用戶程序的邏輯段與內(nèi)存物理段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)段表包括邏輯段號(hào)、物理段首址和物理段長度。同時(shí)系統(tǒng)還產(chǎn)生一張內(nèi)存空閑區(qū)表,記錄內(nèi)存中空閑區(qū)域情況,便于分配和回收內(nèi)存實(shí)現(xiàn)段式存儲(chǔ)的硬件是需要段表始址寄存器和段表長度寄存器。
     3.段的保護(hù)
     為保證段的共享并使程序順利運(yùn)行,一般對(duì)段采取的保護(hù)措施有:利用段表及段長來保護(hù)段,防止程序運(yùn)行時(shí)地址越界;存取權(quán)限保護(hù);存儲(chǔ)保護(hù)鍵保護(hù)。
     考點(diǎn)20段頁式存儲(chǔ)管理
     1.基本思想
     用頁式存儲(chǔ)管理方法來分配和管理內(nèi)存,用段式方法對(duì)用戶程序按照其內(nèi)存的邏輯關(guān)系分成若干段,每一段劃分成若干個(gè)大小相等的頁面.
     2.實(shí)現(xiàn)方法
     (1)系統(tǒng)為用戶建立一張段表來記錄頁表始址和頁表長度。
     (2)建立一張頁表來記錄該段中的邏輯頁號(hào)與物理頁號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
     (3)建立張內(nèi)存空閑頁面表來記錄內(nèi)存空閑頁面。
     (4)硬件支持
     (5)地址映射過程
     考點(diǎn)21虛擬存儲(chǔ)管理
     虛擬存儲(chǔ)得以實(shí)現(xiàn)是由程序的局部性原理來決定的。程序的局部性原理包括時(shí)間局部性和空間局部性。虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)是指在一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí),進(jìn)程的程序不是一次全部裝入內(nèi)存,而是可多次分別裝入,暫時(shí)不用的部分可退出內(nèi)存,將需要用到的部分裝人。
     系統(tǒng)分配給每個(gè)程序的頁面數(shù)是有限的,若缺頁而內(nèi)存中又無空白區(qū)時(shí),就要對(duì)內(nèi)存中的頁面及時(shí)更換,稱為“頁面淘汰”。若頁面淘汰處理不當(dāng),則會(huì)出現(xiàn)被淘汰的頁面又需要訪問而再次調(diào)人的現(xiàn)象,出現(xiàn)反反復(fù)復(fù)的頻繁調(diào)度,降低系統(tǒng)的效率。常用的頁面淘汰算法有:先進(jìn)先出法(F1FO)、最近最久未使用淘汰算法(1RU)、淘汰算法(OPT)及最近最少使用淘汰算法(1FU)。