操作系统笔记2

计算机系统组织

存储结构

计算机程序必须在内存中以便于运行

计算机存储结构图：

  • 数据一致性：同一个数据在不同的内存中保持一致
  • 如何保证？：
    1. WT：write-through ： 写通过：上层改，下层一起改
    2. WB：write-back：写回：某个数据在内存中被替换时，将其最后结果写回。

I/O结构

所有的实际IO由控制器完成，CPU不负责

  • 同步，synchronous，即等待IO完成再继续
  • 异步，asynchronous，即不等待IO完成

计算机系统体系结构

单处理器系统

如果只有一个通用CPU，系统则为单处理器系统

多处理器系统

多处理器系统，也称并行系统，紧耦合系统

优点：

  • 增加吞吐量
  • 规模经济
  • 增加可靠性

现在使用的多处理器系统主要有两种类型：非对称多处理和对称多处理

  • 对称多处理，SMP

    现在最为普遍的多处理器系统主要使用对称多处理。

  • 非对称多处理，M|S

    每个处理器都有各自特定的任务，由一个主处理器控制系统。缺点是主处理器出问题，系统瘫痪

操作系统结构

操作系统最重要的一点是要有多道程序处理能力。多道程序设计通过组织作业使CPU总有一个作业可以执行，提高了CPU的利用率。

多道程序设计

主要特点：操作系统同时将多个任务保存在内存中。

两级调度：

  1. 作业调度 Job Scheduling：高级调度，按照一定算法，从外存中选择满足条件的作业，分配内存。
  2. 处理机调度 CPU Scheduling：低级调度，按照一定算法，从内存中选择满足条件的作业，分配CPU。

作业的四个状态：提交，后备，运行，终止

多道程序设计的优点：

  • 提高CPU的利用率
  • 提高内存的利用率，I/O设备的利用率
  • 提高吞吐量

多道程序设计的特点：

  • 多道
  • 无序
  • 调度

分时系统 & 实时系统

分时系统：

主机周围连接多个终端，轮流使用主机资源。将主机分为多个时间片

特征：多路性、交互性、及时性、可靠性、独占性

影响分时系统响应时间的因素：用户数、时间片（太大或太小都会影响）

实时系统：

有严格的截止时间要求

特征：实时性、独占性、可靠性、多路性、交互性

操作系统操作——双重模式操作

  • 用户模式/用户态/目态
  • 系统模式/系统态/管态

在计算机硬件中增加一位（模式位）（PSW）

指令集分配：

  • 特权指令（在用户模式下试图执行特权指令，则会以陷阱的形式通知操作系统）
  • 非特权指令（用户指令）