自考《操作系統(tǒng)》概述（4）

六、進(jìn)程通信（領(lǐng)會）

1、進(jìn)程通信的含義：通過專門的通信機(jī)制實現(xiàn)進(jìn)程間交換大量信息的通信方式稱為“進(jìn)程通信”

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

3、利用信箱通信時“發(fā)送”和“接收”原語的功能。

send（N，M） 功能：把信件M送到指定的信箱N中。

receive（N，X） 功能：從指定信箱N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)：一個信箱由“信箱說明”和“信箱體”兩部分組成。

七、線程的概念（識記）

線程是進(jìn)程中可獨立執(zhí)行的子任務(wù)，一個進(jìn)程中可以有一個或多個線程，每個線程都有一個唯一的標(biāo)識符。

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

中斷及中斷機(jī)制

一、中斷

1、中斷。

2、中斷的類型。

從中斷事件的性質(zhì)出發(fā)，中斷可以分為兩大類：

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 是由正在運行的進(jìn)程執(zhí)行一條訪管指令用以請求系統(tǒng)調(diào)用而引起的中斷，這種中斷也稱為“訪管中斷”。

一般情況下，優(yōu)先級的高低順序依次為：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。

自愿中斷的斷點是確定的，而強(qiáng)迫性中斷的斷點可能發(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，這一過程稱為“中斷響應(yīng)”。

中斷響應(yīng)過程中，中斷裝置要做以下三項工作：

1）是否有中斷事件發(fā)生

2）若有中斷發(fā)生，保護(hù)斷點信息

3）啟動操作系統(tǒng)的中斷處理程序工作

中斷裝置通過“交換PSW”過程完成此項任務(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，大致要做三方面的工作：

1）保護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息

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

請求系統(tǒng)創(chuàng)建相應(yīng)的處理進(jìn)程進(jìn)入就緒隊列。

5、中斷屏蔽

中斷屏蔽技術(shù)是在一個中斷處理沒有結(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，如果沒有屏蔽就響應(yīng)該中斷；否則，暫時不響應(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)行程序的時候，如果有另外的事件發(fā)生（比如用戶又打開了一個程序）那么這時候就需要由計算機(jī)系統(tǒng)的中斷機(jī)制來處理了。

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：中斷是計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個重要的組成部分。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保存起來，讓操作系統(tǒng)的處理服務(wù)程序占用CPU對事件進(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說就是使操作系統(tǒng)可以控制各個程序的執(zhí)行。）

操作系怎樣讓多個程序同時執(zhí)行？

答：中央處理器在任何時刻最多只能被一個程序占用。通過中斷裝置

系統(tǒng)中若干程序可以交替地占用處理器，形成多個程序同時執(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)能讓多個程序同時執(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（即為用戶提供的各種命令。）、支持程序設(shè)計的各種語言（如C、PASCAL和BASIC等）、編譯程序和解釋程序、實用程序和系統(tǒng)庫等組成。

2、UNIX系統(tǒng)的主要特點

短小精悍 //簡潔有效 //易移植 //可擴(kuò)充 //開放性

3、UNIX的程序員接口和用戶接口

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)用是用戶程序請求操作系統(tǒng)為其服務(wù)的唯一形式。

一個在終端上登錄成功的用戶可以用shell命令來得到用戶程序，用戶程序用“trap”指令請求服務(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)的存儲管理

1、對換（Swapping）技術(shù)：這就是前面我們所學(xué)的虛擬存儲器在UNIX中的應(yīng)用。磁盤上設(shè)置開辟一個足夠大的區(qū)域，為對換區(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)存空間又不能滿足時，則可把內(nèi)存中的某些進(jìn)程暫換出到對換區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r候又可以把它們換進(jìn)內(nèi)存。因而，對換區(qū)可作為內(nèi)存的邏輯擴(kuò)充，用對換技術(shù)解決進(jìn)程之間的內(nèi)存競爭。

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

2、虛擬頁式存儲管理技術(shù)。 UNIX把進(jìn)程的地址空間劃分成三個功能區(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。

通過頁表和硬件的地址轉(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）

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，每個文件都有一張索引表記錄文件占用的磁盤空間塊號……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的樹形目錄結(jié)構(gòu)： UNIX采用樹形目錄。

UNIX把普通文件、目錄文件保存在磁盤上，一個具體的文件可以用路徑名確定。

磁盤被分成塊（扇區(qū)），每塊為512個字節(jié)或1K字節(jié)……。

4、UNIX的索引節(jié)點。UNIX中每個文件有一個唯一的索引節(jié)點，索引節(jié)點靜態(tài)地存放在磁盤上，故稱為磁盤索引節(jié)點。為了加快文件訪問速度而在內(nèi)存中對磁盤索引節(jié)點進(jìn)行復(fù)制形成活動索引節(jié)點。

UNIX中可分配的磁盤空間有兩類：一類是索引節(jié)點區(qū)，另一類是存放文件的存儲區(qū)。

五、UNIX系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)（領(lǐng)會 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)備是用來存儲信息的設(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)備是計算機(jī)用來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、軟盤、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)作文件來對待，每個設(shè)備都有一個文件名，并對它像文件那樣進(jìn)行操作。

3、塊設(shè)備的管理：通過啟動驅(qū)動程序完成相應(yīng)的打開、關(guān)閉、讀和寫等操作。

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)：這個技術(shù)就是前面我們學(xué)過的虛擬設(shè)備（SPOOL技術(shù)）在UNIX中的實際應(yīng)用UNIX采用緩沖技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的讀寫操作。