【软考】-- 操作系统（中）

操作系统（中）:

第三节 存储管理

🎀一、存储管理的基本概念

1️⃣存储管理

目的是解决多个用户使用主存的问题。

2️⃣存储方式分类：

1、分区存储管理
2、分页存储管理
3、分段存储管理
4、段页式存储管理
5、虚拟存储管理

3️⃣相对地址

在目标程序中，程序指令和数据的位置按照字或字节单位根据它们的相对顺序来确定，称为相对地址，一般从0开始依次进行编号。

4️⃣相对地址空间通过地址再定位机构转换到绝对地址空间（物理地址空间）

🎁二、存储方式：分区存储管理

分配方法单一连续分配固定分区分配可变分区分配分配类型静态分配法静态分配法动态分配法分配特点不分区，所有用户空间给某个进程或作业分成大小不等的区域，区域分完后固定不变分成大小不等的区域，根据用户要求动态分配

🎠三、存储方式：分页存储管理

优点:利用率高，碎片小，分配及管理简单。
缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象。

🎡四、存储方式：分段存储管理

优点：多道程序共享内容，各段程序修改互不影响。
缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大。

🎪五、存储方式：段页式存储管理

优点：空间浪费小，存储共享容易，存储保护容易，能动态连接。
缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内容也随之增加，使得执行速度大大下降。

🎢六、存储方式：虚拟存储管理

1、虚拟存储器:利用外部辅存暂存主存加载的数据，组成

主存+辅存

的虚拟在储结构。
2、虚拟在储器的最大容量是由

计算机系统的地址结构和外存空间

决定的。
3、采用虚拟存储器的目的是

扩大用户地址空间

。
4、局限性:时间局限性，空间局限性。
5、实现方式:请求分页系统，请求分段系统，请求段页式系统。

🎭七、虚拟存储管理: 页面置换算法

页面置换算法：最佳置换算法，先进先出置换算法，最近最少未使用置换算法，最近未用置换算法。

例:在一个虚存系统中，进程的内存空间为3页，开始内存为空，有以下访问页序列:501203042303212015，分别计算缺页次数。
(1)使用先进先出的页面淘汰算法。
(2)使用最近最少使用算法。

第四节 设备管理

🎨一、设备管理的基本概念

设备:设备是计算系统与外界交互的工具，即用于输入/输出的外部设置(外设)，管理机构即I/O系统。
I/O系统:由设备,控制器通道总线和Io软件组成
目标:提高设备的利用率，统一用户界面。
任务:分配和管理各个设备，控制其操作，完成设备与主存之间的数据交换。
功能:记录设备的状态，设备分配和释放，缓冲区管理，实现物理I/O设备操作, 提供用户接口。
常用技术:通道技术，DMA技术，缓冲技术，SPOOLing技术(假脱机技术)。

🧵二、设备的分类

1️⃣按数据组织分类:

块设备:以数据块为段位组织和传送数据信息(磁盘)
字符设备:以单个字符为段位来传送数据信息(交互式终端，打印机）

2️⃣按资源分配角度分类:

独占设备: 一段时间内只允许一个用户(进程)访问(用户终端，打印机)
共享设备: 一段时间内允许多个进程同时访问(磁盘)
虚拟设备:通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户共享(SPOOLing技术实现)

3️⃣按数据传输率分类

低速设备:几个字节到数百个字节每秒钟，键盘，鼠标和语音输入等。
中速设备:数千字节到数万个字节每秒钟，行式打印机，激光打印机等。
高速设备:数十万字节到兆字节每秒钟，磁带机，磁盘机和光盘机等。

🧶三、磁盘管理

1、磁盘调度:采用适当的调度算法，使各进程对磁盘的平均访问时间最小。
2、硬盘的寻址信息由硬盘驱动号，圆柱面号，磁头号(记录面号)，数据块号(或扇区号)以及交换量组成。
3.硬/磁盘的主要技术指标: 道密度，位密度，存储容量，平均存取时间，寻道时间，等待时间，数据传输率。
4.数据读取时间:通常由磁道搜索，扇区搜索，数据传输三个部分组成。
5.驱动调度、先来先服务，最短寻道时间优先，扫描算法，单向扫描调度算法。

寻道时间是用操作臂在磁盘的一条线上进行磁道搜索的时间。
扇区搜索需要转动磁盘扫描各扇区。

🛒四、磁盘管理:磁盘调度算法

1️⃣先来先服务算法

该算法实际上不考虑访问者要求访问的物理位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。有可能随时改变移动壁的方向。

2️⃣最短寻找时间优先调度算法

从等待的访问者中挑选寻找时间最短的那个请求执行，而不管访问者的先后次序。这也有可能随时改变移动臂的方向。

3️⃣电梯调度算法

从移动臂当前位置沿移动方向选择最近的那个柱面的访问者来执行，若该方向上无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。

4️⃣单向扫描调度算法

不考虑访问者等待的先后次序，总是从0号柱面开始向里道扫描，按照各自所要访问的柱面位置的次序去选择访问者。在移动臂到达最后一个柱面后，立即快速返回到0号柱面，返回时不为任何的访问者提供服务，在返回到0号柱面，再次进行扫描。

👓五、磁盘管理:磁盘清理和磁盘碎片整理

1️⃣磁盘清理

清理系统垃圾文件，如日志文件，临时文件，备份文件，应用程序生成的垃圾文件，网页缓存文件和历史记录等。

2️⃣磁盘碎片整理

对电脑磁盘在长期使用过程中产生的碎片和凌乱的文件重新整理，释放出更多的磁盘空间可提高电脑的整体性能和运行速度。