自考《操作系統(tǒng)》概述（4）

六、進(jìn)程通信（領(lǐng)會(huì)）

1、進(jìn)程通信的含義：通過(guò)專(zhuān)門(mén)的通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間交換大量信息的通信方式稱(chēng)為“進(jìn)程通信”

2、實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信的基本原語(yǔ)：有兩條：“send（發(fā)送）”和“receive（接收）”原語(yǔ)。

3、利用信箱通信時(shí)“發(fā)送”和“接收”原語(yǔ)的功能。

send（N，M） 功能：把信件M送到指定的信箱N(xiāo)中。

receive（N，X） 功能：從指定信箱N(xiāo)中取出一封信，存放到指定的地址X中。

4、信箱的基本結(jié)構(gòu)：一個(gè)信箱由“信箱說(shuō)明”和“信箱體”兩部分組成。

七、線(xiàn)程的概念（識(shí)記）

線(xiàn)程是進(jìn)程中可獨(dú)立執(zhí)行的子任務(wù)，一個(gè)進(jìn)程中可以有一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程，每個(gè)線(xiàn)程都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。

支持線(xiàn)程管理的操作系統(tǒng)有Mach，OS/2，WindowsNT，UNIX等。

中斷及中斷機(jī)制

一、中斷

1、中斷。

2、中斷的類(lèi)型。

從中斷事件的性質(zhì)出發(fā)，中斷可以分為兩大類(lèi)：

1）強(qiáng)迫性中斷事件 包括硬件故障中斷，程序性中斷，外部中斷和輸入輸出中斷等。

2）自愿性中斷事件 是由正在運(yùn)行的進(jìn)程執(zhí)行一條訪(fǎng)管指令用以請(qǐng)求系統(tǒng)調(diào)用而引起的中斷，這種中斷也稱(chēng)為“訪(fǎng)管中斷”。

一般情況下，優(yōu)先級(jí)的高低順序依次為：硬件故障中斷、自愿中斷、程序性中斷，外部中斷和輸入輸出中斷。

自愿中斷的斷點(diǎn)是確定的，而強(qiáng)迫性中斷的斷點(diǎn)可能發(fā)生在任何位置。

3、中斷的響應(yīng)。

中斷響應(yīng) （硬件即中斷裝置操作）

處理器每執(zhí)行一條指令后，硬件的中斷位置立即檢查有無(wú)中斷事件發(fā)生，若有中斷事件發(fā)生，則暫?，F(xiàn)行進(jìn)程的執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器，這一過(guò)程稱(chēng)為“中斷響應(yīng)”。

中斷響應(yīng)過(guò)程中，中斷裝置要做以下三項(xiàng)工作：

1）是否有中斷事件發(fā)生

2）若有中斷發(fā)生，保護(hù)斷點(diǎn)信息

3）啟動(dòng)操作系統(tǒng)的中斷處理程序工作

中斷裝置通過(guò)“交換PSW”過(guò)程完成此項(xiàng)任務(wù)。

4、中斷處理 （軟件即操作系統(tǒng)操作）

操作系統(tǒng)的中斷處理程序?qū)χ袛嗍录M(jìn)行處理時(shí)，大致要做三方面的工作：

1）保護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)信息

2）分析中斷原因

根據(jù)舊PSW的中斷碼可知發(fā)生該中斷的具體原因。

3）處理發(fā)生的中斷事件

請(qǐng)求系統(tǒng)創(chuàng)建相應(yīng)的處理進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。

5、中斷屏蔽

中斷屏蔽技術(shù)是在一個(gè)中斷處理沒(méi)有結(jié)束之前不響應(yīng)其他中斷事件，或者只響應(yīng)比當(dāng)前級(jí)別高的中斷事件。

如當(dāng)中斷裝置檢查到有中斷事件后，便去查看PSW中中斷屏蔽標(biāo)志，如果沒(méi)有屏蔽就響應(yīng)該中斷；否則，暫時(shí)不響應(yīng)該中斷，待屏蔽標(biāo)志消除后再響應(yīng)。自愿中斷是不能屏蔽的。

中斷機(jī)制

在它執(zhí)行程序的時(shí)候，如果有另外的事件發(fā)生（比如用戶(hù)又打開(kāi)了一個(gè)程序）那么這時(shí)候就需要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷機(jī)制來(lái)處理了。

中斷機(jī)制包括硬件的中斷裝置和操作系統(tǒng)的中斷處理服務(wù)程序。

闡述硬件的中斷裝置的作用。

答：中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)重要的組成部分。在中斷機(jī)制中的硬件部分（中斷裝置）的作用就是在CPU每執(zhí)行完一條指令后，判別是否有事件發(fā)生，如果沒(méi)有事件發(fā)生，CPU繼續(xù)執(zhí)行；若有事件發(fā)生，中斷裝置中斷原先占用CPU的程序的執(zhí)行，把被中斷程序的斷點(diǎn)保存起來(lái)，讓操作系統(tǒng)的處理服務(wù)程序占用CPU對(duì)事件進(jìn)行處理，處理完后，再讓被中斷的程序繼續(xù)占用CPU執(zhí)行下去。

（所以中斷裝置的作用總的來(lái)說(shuō)就是使操作系統(tǒng)可以控制各個(gè)程序的執(zhí)行。）

操作系怎樣讓多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行？

答：中央處理器在任何時(shí)刻最多只能被一個(gè)程序占用。通過(guò)中斷裝置

系統(tǒng)中若干程序可以交替地占用處理器，形成多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行的狀態(tài)。利用CPU與外圍設(shè)備的并行工作能力，以及各外圍設(shè)備之間的并行工作能力，操作系統(tǒng)能讓多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行。

UNIX系統(tǒng)

一、UNIX系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、UNIX的層次結(jié)構(gòu)

UNIX可以分為內(nèi)核層和外殼層兩部分。//內(nèi)核層是UNIX是核心。/外殼層由shell解釋程序（即為用戶(hù)提供的各種命令。）、支持程序設(shè)計(jì)的各種語(yǔ)言（如C、PASCAL和BASIC等）、編譯程序和解釋程序、實(shí)用程序和系統(tǒng)庫(kù)等組成。

2、UNIX系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

短小精悍 //簡(jiǎn)潔有效 //易移植 //可擴(kuò)充 //開(kāi)放性

3、UNIX的程序員接口和用戶(hù)接口

UNIX的程序員接口就是其內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)為其服務(wù)的唯一形式。

一個(gè)在終端上登錄成功的用戶(hù)可以用shell命令來(lái)得到用戶(hù)程序，用戶(hù)程序用“trap”指令請(qǐng)求服務(wù)。

二、UNIX系統(tǒng)的進(jìn)程

在UNIX系統(tǒng)中進(jìn)程由三部分組成：進(jìn)程控制塊、正文段和數(shù)據(jù)段。

三、UNIX系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理

1、對(duì)換（Swapping）技術(shù)：這就是前面我們所學(xué)的虛擬存儲(chǔ)器在UNIX中的應(yīng)用。磁盤(pán)上設(shè)置開(kāi)辟一個(gè)足夠大的區(qū)域，為對(duì)換區(qū)。當(dāng)內(nèi)存中的進(jìn)程要擴(kuò)大內(nèi)存空間，而當(dāng)前的內(nèi)存空間又不能滿(mǎn)足時(shí)，則可把內(nèi)存中的某些進(jìn)程暫換出到對(duì)換區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候又可以把它們換進(jìn)內(nèi)存。因而，對(duì)換區(qū)可作為內(nèi)存的邏輯擴(kuò)充，用對(duì)換技術(shù)解決進(jìn)程之間的內(nèi)存競(jìng)爭(zhēng)。

UNIX對(duì)內(nèi)存空間和對(duì)換區(qū)空間的管理都采用最先適應(yīng)分配算法。

2、虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理技術(shù)。 UNIX把進(jìn)程的地址空間劃分成三個(gè)功能區(qū)段：系統(tǒng)區(qū)段、進(jìn)程控制區(qū)段、進(jìn)程程序區(qū)段。系統(tǒng)區(qū)段占用系統(tǒng)空間，系統(tǒng)空間中的程序和數(shù)據(jù)常駐內(nèi)存。其余兩個(gè)區(qū)段占用進(jìn)程空間，是進(jìn)程中非常駐內(nèi)存部分。

通過(guò)頁(yè)表和硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)完成虛擬地址和物理地址之間的轉(zhuǎn)換。

四、UNIX系統(tǒng)的文件系統(tǒng)（領(lǐng)會(huì)）

1、UNIX系統(tǒng)中的邏輯文件采用流式文件組織

在UNIX系統(tǒng)中，文件的邏輯結(jié)構(gòu)是由一串順序的字符組成的流式文件。文件的物理結(jié)構(gòu)是采用索引結(jié)構(gòu)方式，每個(gè)文件都有一張索引表記錄文件占用的磁盤(pán)空間塊號(hào)……UNIX的文件系統(tǒng)分成基本文件和可裝卸的子文件系統(tǒng)兩部分。

2、UNIX的樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)： UNIX采用樹(shù)形目錄。

UNIX把普通文件、目錄文件保存在磁盤(pán)上，一個(gè)具體的文件可以用路徑名確定。

磁盤(pán)被分成塊（扇區(qū)），每塊為512個(gè)字節(jié)或1K字節(jié)……。

4、UNIX的索引節(jié)點(diǎn)。UNIX中每個(gè)文件有一個(gè)唯一的索引節(jié)點(diǎn)，索引節(jié)點(diǎn)靜態(tài)地存放在磁盤(pán)上，故稱(chēng)為磁盤(pán)索引節(jié)點(diǎn)。為了加快文件訪(fǎng)問(wèn)速度而在內(nèi)存中對(duì)磁盤(pán)索引節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制形成活動(dòng)索引節(jié)點(diǎn)。

UNIX中可分配的磁盤(pán)空間有兩類(lèi)：一類(lèi)是索引節(jié)點(diǎn)區(qū)，另一類(lèi)是存放文件的存儲(chǔ)區(qū)。

五、UNIX系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)（領(lǐng)會(huì) 了解大意即可）

1、塊設(shè)備和字符設(shè)備

塊設(shè)備以塊為單位每次與內(nèi)存交換一組信息。塊設(shè)備是用來(lái)存儲(chǔ)信息的設(shè)備。字符設(shè)備以字節(jié)為單位與內(nèi)存交換信息。字符設(shè)備是計(jì)算機(jī)用來(lái)接收外部信息或把處理好的信息傳向外部的設(shè)備。

塊設(shè)備包括硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶等，字符設(shè)備包括終端、打印機(jī)等。

2、設(shè)備文件： UNIX系統(tǒng)把設(shè)備也當(dāng)作文件來(lái)對(duì)待，每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)文件名，并對(duì)它像文件那樣進(jìn)行操作。

3、塊設(shè)備的管理：通過(guò)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序完成相應(yīng)的打開(kāi)、關(guān)閉、讀和寫(xiě)等操作。

4、字符設(shè)備的管理：

字符設(shè)備工作速度低，一次輸入輸出要求傳送的字節(jié)數(shù)少而且不固定。因此不適宜采用塊設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)，而是采用緩沖區(qū)容量較小的、易管理的字符緩沖技術(shù)。

5、緩沖技術(shù)：這個(gè)技術(shù)就是前面我們學(xué)過(guò)的虛擬設(shè)備（SPOOL技術(shù)）在UNIX中的實(shí)際應(yīng)用UNIX采用緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的讀寫(xiě)操作。