第0章作业系统导论

第0章作业系统导论内容摘要：

一行程佔用時間過久或者執行當中發生死結現象，將會導致系統效率低落 每一個行程只會執行一小段時間，時間一到，系統會停止行程繼續執行且儲存該行程的所有狀態，然後由 Queue選擇一個行程執行，以此類推，直到所有行程執行完畢為止 • 分割時間片段夠小，所有行程就會有並行的感覺，但先決條件是CPU速度要夠快，否則太短的時間片段會造成耗費在行程前置作業時間比例太大導致效能嚴重低落 31 處理機排班 多層次佇列排班 (MultiLevel Queue, MLQ) 依照優先等級分成幾個不同型態 每一個佇列器內的行程具有相同等級的優先權 系統依照其優先權高低逐一執行 • 可想而知很容易造成肌餓現象 32 處理機排班 多層次反饋佇列排班 (MultiLevel Feedback Queue, MLFQ) 基於前者會產生飢餓現象，所以加上會自動提升優先等級的功能 • 低優先權的會隨時間慢慢提升等級，所以最後一定會被執行到 33 處理器排班範例 分別就先到先服務、最短工作優先排班、循環點名排班 (時間量 =1) 、優先權排班 算出回覆時間 算出等候時間 34 回覆時間 等候時間 35 04 記憶體管理 (1) 內容 記憶體種類 基本概念 記憶體分配 分區管理 分頁管理 分段管理 段頁式管理 36 記憶體種類 主記憶體 主機板上的半導體記憶體 (SRAM、 DRAM、 ROM) CPU可以直接存取記憶體上的程式或資料 外部記憶體 大多指外接的磁碟、光碟、磁帶等輔助記憶體，通常存放 CPU暫不執行的程式或資料 CPU無法直接執行外部記憶體所存取的程式 一般而言當記憶體不足儲存所有行程時，會將一些暫不執行的程式儲存於外部記憶體，當需要使用時，再由外部記憶體移入主記憶體讓CPU執行 37 04 記憶體管理 (3) 042 基本概念 主要工作 • 邏輯位址空間 , 而不受實際空間限制 • 多個行程同時駐留於主記憶體內，提升系統效能 考慮四個問題 • 主記憶體分配 • 位址映射 – 由邏輯位址對應至實體位址的方法 • 主記憶體保護 – 分為系統程式與應用程式兩種位址空間，前者以儲存作業系統的核心程式或常駐系統呼叫為主，不允許使用者直接呼叫存取 • 虛擬記憶體 – 將外部輔助記憶體納入與主記憶體共同使用，讓使用者感覺主記憶體位址空間猶如邏輯位址空間一般 38 記憶體分配 分配策略 最先適合 (First Fit, FF) • 選擇第一個滿足請求容量的空閒區 最佳適合 (Best Fit, BF) • 找出能滿足請求容量的最小空閒區 最壞適合 (Worst Fit, WF) • 從所有空閒區找出能滿足請求的最大空閒區 39 04 記憶體管理 (5) 043 記憶體分配 (2) 位址映射與保護 40 04 記憶體管理 (6) 043 記憶體分配 (3) 覆蓋 41 04 記憶體管理 (7) 043 記憶體分配 (4) 置換 – 主記憶體與外部輔助記憶體間交換程式或資料 • 置換出 (Swap out) – 程式由主記憶體移至輔助記憶體 – 行程由等待狀態進入掛起狀態時 – 主記憶體空間不足時 • 置換入 (Swap in) – 程式由輔助記憶體移入主記憶體 – 行程由掛起狀態進入等待狀態時 – 某些程序被重新呼叫而須喚起時 42 分區管理 固定分區管理 (靜態分區管理 ) 運作方式是將主記憶體分割成若干個固定區塊，各個區塊可以不相等 • 容易產生內部碎片 (Internal Fragmentation) 43 分區管理 可變分區管理 (動態分區管理 ) 系統一開始不會將記憶體分割成固定區塊，而是作業欲載入時，再依照作業的大小分配一個適當的區塊供其載入，且區塊大小剛好符合作業大小 44 04 記憶體管理 (10) 045 分頁管理 (1) 分頁管理之概念 作業 A 分頁 0作業 A 分頁 1作業 A 分頁 2作業 A 分頁 3作業 A 分頁 4作業 A 分頁 0作業 B 分頁 0作業 B 分頁 1作業 B 分頁 2作業 B 分頁 3作業 B 分頁 40 10分頁表 主記憶體1 2610...2 153 164 25.... ......... .....0 121 132 453 324 24作業 B 分頁 0 12...作業 B 分頁 1 13作業 A 分頁 2 15...作業 A 分頁 3 16作業 B 分頁 4 24...作業 A 分頁 4 25作業 B 分頁 3 32...作業 B 分頁 2 45...作業 A作業 B外部記憶體 ( 硬碟)作業 A 分頁 1 2645 04 記憶體管理 (11) 045 分頁管理 (2) 位址映射 CPU主記憶體12 20020P T C RPdP ( 1 2 )P ( 1 2 ).... ....11 10012 14513 240.... ....PMT145 200dLAPA 145200 邏輯位址 實體位址越界中斷程式範圍：00000 ~ 20F F F46 04 記憶體管理 (12) 046 分段管理 (1) 實現原理 作業 A 分段 0作業 A 分段 1作業 A 分段 2作業 A 分段 3作業 A 分段 0作業 B 分段 0作業 B 分段 1作業 B 分段 20 10分段表 主記憶體1 2610...2 15。