《现代操作系统》笔记

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我是靠谱客的博主受伤外套，最近开发中收集的这篇文章主要介绍《现代操作系统》笔记，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1.5 操作系统概念

进程

地址空间

文件

1.6 系统调用

用于进程管理的系统调用

2.1 进程

2.2 线程

2.3 进程间通信

竞争条件临界区

忙等待的互斥：

屏蔽中断

锁变量

严格轮换法连续测试一个变量直到某个值出现为止，称为忙等待；由于这种方式浪费CPU时间，所有通常应该避免。只有在有理由认为等待时间是非常短的情形下，才使用忙等待。用于忙等待的锁，称为自旋锁。

睡眠与唤醒

信号量使用了三个信号量：一个称为full，用来记录充满的缓存槽数目；一个为empty，记录空的缓存槽数目；一个称为mutex，用来确保生产者和消费者不会同时访问缓冲区；full的初始值为0，empty的初始值为缓冲槽数目，mutex初值为1。

信号量的另一种用途是实现同步。信号量full和empty用来保证某种事情的顺序发生或不发生。

互斥量多数现代操作系统提供一种方法，让进程和其他进程共享其部分地址空间。在这种方法中，缓存区和其他数据结构可以共享。

管程

消息传递（MPI消息传递接口）

屏障（barrier）

避免锁：读-复制-更新

2.4 调度

抢占式和非抢占式调度算法：如果硬件时钟提供50HZ、60HZ或其他频率的周期性中断，可以在每个时钟中断时做出调度决策。根据如何处理时钟中断，可以把调度算法分为两类。非抢占式挑选一个进程然后让该进程运行直至被阻塞，或者该进程自动释放CPU。即使该进程运行了若干小时也不会被挂起。相反，抢占式调度算法挑选一个进程，并且让该进程运行某个固定时段的最大值。如果在该时段结束时，该进程仍在运行，它就被挂起。进行抢占式调度处理，需要在时间间隔的末端发生时钟中断，以便把CPU控制返回给调度程序。

调度算法分类：批处理交互式实时

批处理系统中的调度：先来先服务最短作业优先最短剩余时间优先

交互式系统中的调度：

轮转调度：每个进程被分配一个时间段，称为时间片。时间片轮转调度中唯一有趣的一点是时间片的长度。

优先级调度

多级队列

最短进程优先

实时系统中的调度

内存管理

3.1 无存储器抽象

3.2 一种存储器抽象：地址空间

地址空间是一个进程可用于寻址内存的一套地址集合。每个进程都有一个自己的地址空间，并且这个地址空间独立于其他进程的地址空间（除了一些特殊情况下进程需要共享它们的地址空间）

基址寄存器与界限寄存器

内存超载的方法：交换技术和虚拟内存

空闲内存管理

位图和空闲区链表为创建的进程分配内存的一些算法

3.3 虚拟内存

基本思想：每个程序拥有自己的地址空间，这个空间被分割成多个块，每一块称作一页或页面。

分页

由程序产生的地址称为虚拟地址，它们构成了一个虚拟地址空间。在使用虚拟内存的情况下，虚拟地址不是被直接送到内存总线上，而是被送到内存管理单元（MMU），MMU把虚拟地址映射为物理地址。

虚拟地址空间按照固定大小划分成称为页面的若干单元。在物理内存中对应的单元称为页框。

缺页中断：当程序访问了一个未映射的页面，MMU注意到该页面没有被映射，于是使CPU陷入到操作系统。操作系统找到一个很少使用的页框且把它的内容写入磁盘。随后把需要访问的页面读到刚才回收的页框中，修改映射关系，然后重新启动引起陷入的指令。

MMU内部工作：

输入的16位虚拟地址被分为4位的页号和12位的偏移量。可用页号作为页表的索引，以得出对应于该虚拟页面的页框号。如果“在/不在”位是0，则引起一个操作系统陷阱。如果该位是1，则将在页表中查到的页框号复制到输出寄存器的高3位中，再加上输入虚拟地址的低12位偏移量，如此就构成15位的物理地址。输出寄存器的内存随即被作为物理地址送到内存总线。