現代操做系統閱讀 散記_系統概述

第一章引論,花了半天時間匆匆瀏覽,大概創建了一個對操做系統的映像

對於下面第六題的答案裏提到管道有點迷惑

後面的幾個題好難,本身看的仍是不太明白哦!

將本書的課後習題及查到的答案附錄於下:

1.什麼是多道程序設計?

       多道程序設計技術是指在內存同時放若干道程序，使它們在系統中併發執行，共享系統中的各類資源。當一道程序暫停執行時，CPU當即轉去執行另外一道程序。

[特色]：多道、宏觀上並行（不一樣的做業分別在CPU和外設上執行）、微觀上串行（在單CPU上交叉運行）。

[多道批處理系統]：將多道程序設計技術應用於批處理系統，就造成多道批處理系統。

2.SPOOLing:

         如有進程要求對它打印輸出時，SPOOLing系統並非將這臺打印機直接分配給

SPOOLING

進程，而是在共享設備（磁盤或磁鼓）上的輸出SPOOLing存儲區中爲其分配一塊存儲空間，進程的輸出數據以文件形式存放於此。各進程的數據輸出文件造成了一個輸出隊列，由輸出SPOOLing系統控制這臺打印機進程，依次將隊列中的輸出文件實際打印輸出。在SPOOLing 系統中，實際上並無爲任何進程分配，而只是在輸入井和輸出井中，爲進程分配一存儲區和創建一張I/O請求表。這樣，便把獨佔設備改造爲共享設備。

3.DMA

DMA原理編輯

DMA 傳輸將數據從一個地址空間複製到另一個地址空間。當CPU 初始化這個傳輸動做，傳輸動做自己是由 DMA 控制器來實行和完成。典型的例子就是移動一個外部內存的區塊到芯片內部更快的內存區。像是這樣的操做並無讓處理器工做拖延，反而能夠被從新排程去處理其餘的工做。DMA 傳輸對於高效能 嵌入式系統算法和網絡是很重要的。

DMA

在實現DMA傳輸時，是由DMA控制器直接掌管總線，所以，存在着一個總線控制權轉移問題。即DMA傳輸前，CPU要把總線控制權交給DMA控制器，而在結束DMA傳輸後，DMA控制器應當即把總線控制權再交回給CPU。一個完整的DMA傳輸過程必須通過DMA請求、DMA響應、DMA傳輸、DMA結束4個步驟。DMA傳輸方式無需CPU直接控制傳輸，也沒有中斷處理方式那樣保留現場和恢復現場的過程，經過硬件爲RAM與I/O設備開闢一條直接傳送數據的通路，使CPU的效率大爲提升。

                中斷方式

爲了減小程序直接控制方式中CPU等待時間以及提升系統的並行工做程度，用來控制外圍設備和內存與CPU之間的數據傳送稱爲中斷方式。本詞條缺乏概述、信息欄，補充相關內容使詞條更完整，還能快速升級，趕忙來編輯吧！

1.定義

CPU暫時停止現行程序的執行,轉去執行爲某個隨機事態服務的中斷處理程序.處理完畢後自動恢復原程序的執行.

2.實質

程序切換

實現方法:

保存斷點,保護現場;

恢復現場,返回斷點.

時間:

一條指令結束時切換.

保證程序的完整性.

3.特色

具備隨機性。

4.處理過程

1）喚醒被阻塞的驅動程序；

2）保護被中斷過程的CPU環境；

3）分析中斷緣由，轉入相應的設備中斷處理程序。

4）進行中斷處理；

5）恢復被中斷進程的現場。

4.爲了支持25行80列字符的單色文本屏幕須要多少視頻RAM?1024*768的24位色彩呢?1980年$5/KB成本是多少?如今呢?

        

取決於須要存儲一個像素的多少信息，以及是否採用了壓縮技術。
若是是非黑即白的二值圖像，不壓縮的狀況下一個像素只須要1個bit。
若是是256種狀態的灰度圖像，不壓縮的狀況下一個像素須要8bit（1字節，256種狀態）。
若是用256種狀態標識屏幕上某種顏色的灰度，而屏幕採用三基色紅綠藍（RGB），不壓縮的狀況下一個像素須要佔用24bit（3字節），這個就是常說的24位真彩色。
還有各類其餘的存儲方式，例如15bit、16bit、32bit

250B   1$多

1024*768*3B          2304KB  1w$多

5.

考慮一個有兩個CPU的系統，而且每一個CPU有兩個線程（超線程)假設有3個線程P0，P1，P2，分別以運行時間5ms，10ms，20ms開始。運行這些程序須要多少時間？假設這三個程序都是100%限於CPU，在運行時無阻塞，而且一旦設定就不改變CPU。

考慮一個有兩個

CPU

的系統，

而且每一個

CPU

有兩個線程

（超線程）

。

假設有三

個線程

P0

，

P1

，

P2

，分別以運行時間

5ms

，

10ms

，

20ms

開始。運行這些程序需

要多少時間？假設這三個程序都是

100%

限於

CPU

，

在運行時無阻塞，

而且一旦設

定就不改變

CPU

。

1）(P0,P1) and P2 => (5ms + 10ms) and 20ms => 20ms

 2）(P0,P2) and P1 => (5ms + 20ms) and 10ms => 25ms 

3）(P1,P2) and P0 => (10ms + 20ms) and 5ms => 30ms 

4）(P0,P1,P2) => (5ms + 10ms + 20ms) => 35ms

6一臺計算機有一個四級流水線，每一級都花費相同的時間執行其工做，即1ns。這臺機器每秒可執行多少條指令？ 

答：從管道中每納秒出現一條指令。意味着該機器每秒執行十億條指令。它對於管道有多少個階段不予理睬，即便是10-階段管道，每階段1nsec，也將執行對每秒十億條指令。由於不管哪一種狀況，管道末端輸出的指令數都是同樣的。（操做系統第二版中文答案）

7假設一個計算機系統有高速緩存、內存（RAM）以及磁盤，操做系統用虛擬內存。讀取緩存中的一個詞須要2ns，RAM須要10ns，硬盤須要10ms。若是緩存的命中率是95%，內存的是（緩存失效時）99%，讀取一個詞的平均時間是多少？

2ns * 0.95 + 10ns *0.99 *(1-0.95) + 10ms * (1-0.99) *(1-0.95)

8文件系統

            文件系統是操做系統用於明確存儲設備（常見的是磁盤，也有基於NAND Flash的固態硬盤）或分區上的文件的方法和數據結構；即在存儲設備上組織文件的方法。操做系統中負責管理和存儲文件信息的軟件機構稱爲文件管理系統，簡稱文件系統。文件系統由三部分組成：與文件管理有關軟件、被管理文件以及實施文件管理所需數據結構。從系統角度來看，文件系統是對文件存儲設備的空間進行組織和分配，負責文件存儲並對存入的文件進行保護和檢索的系統。具體地說，它負責爲用戶創建文件，存入、讀出、修改、轉儲文件，控制文件的存取，當用戶再也不使用時撤銷文件等

            一個分區或磁盤能做爲文件系統使用前，須要初始化，並將記錄數據結構寫到磁盤上。這個過程就叫創建文件系統。