操作系统进程调度与内存管理
2025-04-15 21:18:26 0 举报AI智能生成
操作系统进程调度与内存管理
作者其他创作
大纲/内容
进程调度
调度概念
定义：操作系统中用于控制进程执行顺序的机制
目的：提高CPU利用率，保证系统响应时间，公平性等
调度策略
先来先服务（FCFS）
简单实现
可能导致较长的等待时间
短作业优先（SJF）
选择执行时间最短的进程
可能导致长作业饥饿
优先级调度
根据进程优先级决定执行顺序
可能导致低优先级进程饥饿
时间片轮转（RR）
为每个进程分配时间片轮流执行
适用于分时系统
多级队列调度
设置多个队列，不同队列采用不同调度策略
适用于不同类型进程
彩票调度
随机选择进程，但概率与优先级相关
提供概率公平性
公平分享调度
保证用户或组的公平资源分配
适用于多用户系统
调度算法评价
周转时间
从提交到完成的总时间
平均等待时间
进程在就绪队列中的平均等待时间
响应时间
从提交到首次运行的时间
CPU利用率
CPU工作时间与总时间的比例
上下文切换
定义：保存当前进程状态，加载下一个进程状态的过程
开销：影响系统性能的重要因素
内存管理
内存分配
连续分配
固定分区分配
内存被划分为若干固定大小的区域
每个进程分配一个区域
动态分区分配
根据进程需求动态划分内存
可能导致外部碎片
非连续分配
分页系统
内存划分为固定大小的页框
进程被划分为页，页与页框大小相同
通过页表映射逻辑地址到物理地址
分段系统
内存按逻辑结构划分成段
每个段有一个起始地址和长度
段表存储段信息
段页式系统
结合分段和分页的优点
内存先分段，每段再分页
虚拟内存
概念：允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间
实现方式
请求分页
按需将页面从磁盘调入内存
使用页表记录页面状态
请求分段
按需将段从磁盘调入内存
使用段表记录段状态
页面置换算法
最佳置换（OPT）
置换未来最长时间不会被访问的页面
理想算法，实际不可实现
最近最少使用（LRU）
置换最长时间未被访问的页面
通过栈或计数器实现
先进先出（FIFO）
置换最早进入内存的页面
简单但可能导致Belady异常
时钟（CLOCK）算法
使用循环列表和指针模拟时钟
近似实现LRU
页面故障处理
定义：当访问的页面不在内存时发生
处理步骤
确定页面故障
选择页面置换算法
从磁盘加载页面到内存
更新页表和相关数据结构
重新执行引起故障的指令
内存保护
界限寄存器
存储进程地址空间的上下界
防止进程访问非法内存区域
访问控制
使用访问位和修改位
防止非法写入和读取
共享内存
允许多个进程共享同一内存区域
提高内存使用效率
内存映射
文件映射
将文件内容映射到进程地址空间
支持文件的快速读写
共享库
多个进程共享同一库代码
节省内存空间
内存映射文件
文件内容与进程地址
0 条评论
下一页
