第九章操作系统ppt.ppt

9.5存 储 保 护 2、键保护方式 9.5存 储 保 护 3、环保护方式 9.5存 储 保 护 二、访问方式保护 对主存信息的使用可以有三种方式：读(R)、写(W)和执行(E)，相应的访问方式保护就有R、W、E三种方式形成的逻辑组合。 9.6奔腾系列机的虚存组织 一、存储器模型 平坦存储器模型 分段存储器模型 实地址模式存储器模型 9.6奔腾系列机的虚存组织 二、虚地址模式 IA32体系结构微处理机的虚拟存储器可以通过两种方式实现：分段和分页。存储管理部件包括分段部件SU和分页部件PU两部分。分段部件将程序中使用的虚地址转换成线性地址。而分页部件则将线性地址转换为物理地址。 9.6奔腾系列机的虚存组织 三、分页模式下的地址转换 本 章 小 结 操作系统是计算机硬件资源的管理器，其管理功能主要包括处理机管理、存储管理和设备管理等。 操作系统的管理功能只有在专门的硬件支持下才能充分保证系统工作的高效与安全。硬件系统在设计层面上为操作系统提供了支持，包括处理机状态控制、特权指令、寄存器访问权限控制、程序状态字和程序执行现场保护与切换、中断机制、存储管理硬件等。操作系统设计者则应根据硬件特性和用户的使用需要，采用各种有效的管理策略。 处理机调度是操作系统的核心功能之一。按照调度的层次，处理机调度可以分成作业调度、交换调度和进程调度。其中，进程调度的运行频率最高。作业调度的周期较长，往往发生在一个作业运行完毕并将退出系统，需要重新调入一个作业进入内存时。交换调度的运行频率介于作业调度和进程调度之间。 本 章 小 结 存储管理是操作系统的另外一个核心功能。存储管理主要解决存储器的分配与回收、存储器地址变换、存储器扩充、存储器共享与保护等问题。 为了支持多个程序并发执行，现代操作系统逐渐引入了分区式存储管理，以及交换技术和分页技术。在存储管理部件MMU的支持下，虚拟存储器技术可以彻底解决存储器的调度与管理问题。 用户程序按照虚地址（逻辑地址）编程并存放在辅存中。程序运行时，由地址变换机构依据当时分配给该程序的实地址空间把程序的一部分调入实存（物理存储空间或主存空间）。由操作系统在硬件的支持下对程序进行虚地址到实地址的变换，这一过程称为程序的再定位。每次访存时，首先判断该虚地址所对应的部分是否在实存中：如果是，则进行地址转换并用实地址访问主存；否则，按照某种算法将辅存中的部分程序调度进内存，再按同样的方法访问主存。对应用程序而言，如果主存的命中率很高，虚存的访问时间就接近于主存访问时间，而虚存的大小仅仅依赖于辅存的大小。 本 章 小 结 虚存机制也要解决一些关键问题，包括调度问题、地址映射问题和替换问题等。在操作系统的控制下，硬件和系统软件为用户解决了上述问题，从而使应用程序的编程大大简化。 页式虚拟存储系统中，虚地址空间和主存空间都被分成大小相等的页，通过页表可以把虚地址转换成物理地址。为了避免对主存访问次数的增多，可以对页表本身实行二级缓存，把页表中的最活跃部分存放在转换后援缓冲器（TLB）中。 本 章 小 结 分页方式的缺点是页长与程序的逻辑大小不相关，而分段方式则可按照程序的自然分界将内存空间划分为长度可以动态改变的存储区域。在段式虚拟存储系统中，虚地址由段号和段内地址（偏移量）组成。虚地址到实主存地址的变换通过段表实现。 段页式虚拟存储器是段式虚拟存储器和页式虚拟存储器的结合，程序按页进行调入和调出操作，但可按段进行编程、保护和共享。 虚拟存储器还解决存储保护等问题。在虚拟存储系统中，通常采用页表保护、段表保护和键式保护方法实现存储区域保护。还可以结合对主存信息的使用方式实现访问方式保护。 返回 * 其中的两个核心目标是方便和效率，也即使系统使用起来更方便，效率更高。经过操作系统改造和扩充过的计算机不但功能更强，使用也更为方便，用户可以直接调用操作系统提供的许多功能，而无需了解繁杂的软硬件细节。当计算机安装了操作系统之后，用户就得到了一台功能显著增强、使用更加方便、效率明显提高的机器。这就是第一章提到的操作系统虚拟机。 * 资源，泛指在计算机系统中，用户能够使用的各种硬件和软件部件。 计算机系统中可以使用的硬件资源主要是处理机、存储器、输入/输出设备等。 软件资源则包括相应的程序和数据等。操作系统为用户提供简单、有效的资源使用方法，分配资源使用权，解决资源争用冲突，跟踪资源使用状况，最大限度地实现资源共享，提高资源利用率。而操作系统的其他任务，如扩充机器功能、屏蔽使用细节、方便用户使用、合理组织工作流程、管理人机界面等，都是围绕着资源管理任务实现的。 如图91所示，早期的计算机系统是单用户、单任务系统，处理机仅为一个用户的一个任务服务。图中，输入设备输入到系统中的信息经处理机处理后送