第十章 作業系統

10.1作業系統的角色

現代軟體可以分為兩類，應用軟體和系統軟體，反映不同的程式設計目的。應用軟體幫助我們解決現實世界問題的程式，系統軟體管理計算機系統並與硬體進行互動的程式。提供的功能比硬體多。計算機作業系統是系統軟體的核心，管理計算機資源併為系統互動提供介面的系統軟體。

計算機硬體靠電線連線，出史詩載入永久性儲存器ROM中儲存的一小組系統指令。

10.1.1記憶體、程序與CPU管理

多道程式設計是在主存中同時駐留多個程式的技術，為了能夠執行，競爭CPU的訪問。記憶體管理是瞭解主存中載有多少個程式以及它們的位置的動作。程序是程式執行過程中的動態表示法。程序管理是指了解活動程序的資訊和動作。記憶體管理和程序管理都需要CPU排程，CPU排程是指確定主存中的哪個程序可以訪問CPU以便執行的動作。

10.1.2批處理

10.1.3分時

分時是指多個互動使用者同時共享CPU時間的系統。虛擬機器是分時系統建立的每個使用者都有專有機器的假象。主機是一個大型的多使用者計算機，通常與早期的分時系統相關。啞終端是在早期的分時系統中使用者用於訪問主機的一套顯示器和鍵盤。

10.1.4其他OS要素

實時系統：應用程式的特性決定了響應時間至關重要的系統
響應時間：收到訊號和生成相應之間的延遲時間

10.2記憶體管理

記憶體是由特定地址引用的連續的位集合

邏輯地址：對一個儲存值的引用，是相對於引用他的程式的
實體地址：主儲存裝置中的真實地址
地址聯編：邏輯地址和實體地址間的對映

10.2.1單塊記憶體管理

單塊記憶體管理：把應用程式載入一段連續的記憶體區域的記憶體管理方法
分成兩部分的主存：作業系統+應用程式
只要知道程式的起始地址，就可以把邏輯地址轉換成實體地址。
優點：實現和管理都很簡單
缺點：浪費記憶體空間，CPU時間

10.2.2分割槽記憶體管理

固定分割槽法：把記憶體分成特定數目的分割槽以載入程式的記憶體管理方法
動態分割槽法：根據容納程式的需要對記憶體分割槽的記憶體管理方法
基址暫存器：存放當前分割槽的起始地址的暫存器
界限暫存器：存放當前分割槽的長度的暫存器
三種常用分割槽選擇法：最先匹配、最佳匹配、最差匹配。

10.2.3頁式記憶體管理

把程序劃分為大小固定的頁，載入內容時儲存在幀中的記憶體管理方法
幀：大小固定的一部分主存，用於存放程序頁
頁：大小固定的一部分程序，儲存在記憶體幀中
頁對映表：作業系統用於記錄頁和幀之間的關係的表。

請求分頁：頁式記憶體管理法的擴充套件，只有當頁面被引用（請求）時才會被載入記憶體。
頁面交換：把一個頁面從二級儲存裝置載入記憶體，通常會使另一個頁面從記憶體中刪除
虛擬記憶體：由於整個程式不必同時處於記憶體而造成的程式大學沒有限制的假象
系統顛簸：連續的頁面交換造成的低效處理

10.3程序管理

10.3.1程序狀態

在作業系統的管理下，程序歷經的概念性階段
程序的生命週期：

10.3.2程序控制塊

PCB：作業系統管理教程資訊使用的資料結構
上下文切換：當一個程序移出CPU，另一個程序取代他時發生的暫存器資訊交換。

10.4CPU排程

非搶先排程：噹噹前執行的程序自願放棄了CPU時發生的CPU排程
搶先排程：當作業系統決定照顧另一個程序而搶佔當前執行程序的CPU資源時發生的CPU排程
週轉週期：從程序進入準備就緒狀態到它最終完成之間的時間間隔。是評估CPU排程演算法的標準

確定從準備就緒狀態首選哪個程式進入執行狀態的方法

10.4.1先到先服務

10.4.2最短作業優先

10.4.3輪詢法

時間片：在CPU輪詢演算法中分配給每個程序的時間量