2022-2023-1 20221318 《计算机基础和程序设计》第九周学习总结

作业信息
这个作业属于那个班级 https://edu.cnblogs.com/campus/besti/2022-2023-1-CFAP
作业要求 https://www.cnblogs.com/rocedu/p/9577842.html#WEEK09
作业目标 学习《计算机科学概论》第十、十一章
作业正文 https://www.cnblogs.com/ni-yidan/p/16822651.html

教材内容总结
在第十章“操作系统”中，
* 操作系统的角色：
（1）应用软件：为满足特定需要——解决现实世界中的问题——而编写的。
（2）系统软件：在基础层上管理计算机系统，为创建和运行应用软件提供了工具和环境。系统软件通常与硬件交互。
（3）计算机的操作系统：系统软件的核心，管理计算机的资源，并提供人机交互的界面。
* 内存管理：
（1) 单块内存管理：把应用程序载入一段连续的内存区域。

（2）分区内存管理：
最先分配和最佳分配适用于固定分区法，最差分配适用于动态分区法。

（3）页式内存管理：把进程划分为大小固定的页，载入内存时存储在帧中的内存管理方法。

* 进程管理：
（1）进程状态

（2）进程控制块：操作系统为每个活动进程管理大量的数据，这些数据储存在其中。同时，还储存了进程在其他所有CPU寄存器中的值。
* CPU调度：非抢先调度/抢先调度
（1）先到先服务：进程按照它们到达运行状态的顺序转移到CPU。

（2）最短作业优先：CPU调度算法将查看所有处于准备就绪状态的进程，并分派一个最有最短服务时间的。

（3）轮询法：把时间平均分配给所有准备就绪的进程。

在第十一章“文件系统与目录”中
* 文件系统：
（1）文件访问：直接文件访问/顺序文件访问

（2）文件保护：

* 磁盘调度：决定先满足哪个磁盘I/O请求的操作。
（1）先到先服务磁盘调度法——最容易实现的
（2）最短寻道时间优先磁盘调度法
（3）SCAN磁盘调度法

学习中遇到的问题
Q：如何理解磁盘调度的各种方法
A：先到先服务磁盘调度法————它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。
最短寻道时间优先磁盘调度法————其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。
SCAN磁盘调度法————不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，扫描算法所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外地访问，直到再无更外的磁道需要访问才将磁臂换向，自外向里移动。这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，即其要访问的磁道，在当前磁道之内，从而避免了饥饿现象的出现。由于这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行，故又称为电梯调度算法。此算法基本上克服了最短寻道时间优先算法的服务集中于中间磁道和响应时间变化比较大的缺点，而具有最短寻道时间优先算法的优点即吞吐量较大，平均响应时间较小，但由于是摆动式的扫描方法，两侧磁道被访问的频率仍低于中间磁道。
原文链接：
https://blog.csdn.net/kennyrose/article/details/7532651

Q：在我读完内存管理的几种方法时，对页式管理方法的并不是很清楚，我在网上查找了一些与之相关的资料：
   1.页式管理：
     特点：分页管理方式是从计算机的角度考虑设计的，以提高内存的利用率，提升计算机的性能, 且分页通过硬件机制实现，对用户完全透明
     管理方式：页式管理的基本原理是将各进程的虚拟空间划分为若干个长度相等的页；将虚拟内存空间和物理内存空间皆划分为大小相同的页面，如4KB、8KB或16KB等，并以页面作为内存空间的最小分配单位，一个程序的一个页面可以存放在任意一个物理页面里。

优缺点：其优点是没有外碎片，每个内碎片不超过页的大小。缺点是,程序全部装入内存，要求有相应的硬件支持。

   2.段式管理：
     特点：段式管理的提出则是考虑了用户和程序员，以满足方便编程、信息保护和共享、动态增长及动态链接等多方面的需要。
     管理方式：段式管理的基本思想是把程序按照内容或过程函数关系分段，段式管理程序以段为单位分配内存，例如：

用户进程由主程序、两个子程序、栈和一段数据组成，于是可以把这个用户进程划分为5个段，每段从0 开始编址，并分配一段连续的地址空间（段内要求连续，段间不要求连续）
映射方式：通过地址映射机构把段式虚拟地址转换为实际内存物理地址；每个进程都有一张逻辑空间与内存空间映射的段表，其中每一个段表项对应进程的一个段，段表项记录该段在内存中的起始地址和段的长度。

优缺点：其优点是可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采用不同的保护，可以按段为单位来进行共享，包括通过动态链接进行代码共享。缺点是会产生碎片。

   3.段页式管理：
     特点：页式存储管理能有效地提高内存利用率，而分段存储管理能反映程序的逻辑结构并有利于段的共享。如果将这两种存储管理方法结合起来，就形成了段页式存储管理方式。
     段页式管理：在段页式系统中，作业的地址空间首先被分成若干个逻辑段，每段都有自己的段号，然后再将每一段分成若干个大小固定的页。

优缺点：段页式管理的段式管理与页式管理方案结合而成的所以具有他们两者的优点。但反过来说，由于管理软件的增加，复杂性和开销也就随之增加了。另外需要的硬件以及占用的内存也有所增加。使得速度降下来。
参考：
https://www.cnblogs.com/peterYong/p/6556619.html#_label8
https://www.cnblogs.com/newpanderking/p/3901583.html
https://blog.csdn.net/zhou753099943/article/details/51771220

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