操作系统概述

日日安.

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分类专栏：软考文章标签： c语言

于 2024-09-13 15:32:31 首次发布

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一、操作系统基础

操作系统位置

操作系统作用

嵌入式操作系统的特点

微型化	占用资源少、系统代码量少
可定制	能运行在不同的微处理器平台，能根据硬件变化等进行结构与功能上的配置
实时性	常用于过程控制、数据采集、传输通信等实时性要求比较高的场合
可靠性	应用具有高可靠性，关键要害措应用要有容错措施
易移植性	通过硬件抽象技术提高嵌入式操作系统的移植性

嵌入式操作系统的初始化

自底向上、从硬件到软件的次序依次为：

片级初始化---板级初始化---系统级初始化（软件为主，主要对操作系统进行初始化）。

二、进程

进程是操作系统中可以并发运行、分配资源的基本单位。

进程是运行中的程序，是程序在某个数据集合上的一次执行过程具有并发性和动态性。

从静态角度看，进程实体是由进程控制块（PCB）、程序段、数据空间三部分组成的。

用户可以通过接口调用进程控制原语实现进程的建立、撤销、阻塞、唤醒等。

时间片轮转、阻塞或唤醒只能改变进程的状态，不能控制进程的产生与终止。

运行的进程会随着作业运行正常和不正常结束而撤销。

进程中至少包含一个或多个线程，同一进程中的线程可共享该进程的所有资源、代码、文件、全局变量等，但栈指针不能共享。

进程三态

进程五态

多道程序特征

多道：内部同时存在多道互相独立的程序

宏观并行：同时进入系统的程序都处于运行状态并未完成

微观串行运行：各作业交替使用CPU

调度算法

先来先服务（FCFS）

是最简单的调度算法，有利于长进程不利于短进程，利于CPU繁忙型作业（多CPU计算少输入输出），不利于I/O繁忙型作业（少量CPU计算大量输入输出）

抢先式多系统任务

抢先式多系统任务中，任何时刻CPU总是分配给优先级最高的作业。

例如：

作业P1：输入输出30ms，CPU10ms，输入输出30ms，CPU10ms；

作业P2：输入输出20ms，CPU20ms，输入输出40ms；

作业P3：CPU30ms，输入输出20ms；

三个作业的优先级 P1>P2>P3 运行时CPU的流转方式为：

作业P1、作业P2首先进行输入输出，此时作业P3占用CPU，运行20ms后，作业P2输入输出完毕抢用CPU，作业P3暂停；

作业P2抢占CPU运行10ms之后，作业P3输入输出完毕，抢占CPU，作业P2中止；

作业P1抢占CPU运行10ms后进行输入输出释放CPU，此时作业P2占用CPU运行未完成的10ms；

作业P2运行10ms后进行输入输出释放CPU，作业P3占用继续运行未完成的10ms；

短作业优先

作业号	提交时间	运行时间（分钟）
1	6：00	60
2	6：24	30
3	6：48	6
4	7：00	12

以上四项作业按照短作业优先调度算法次序如下：

作业号	提交时间	运行开始	完成时间	运行时间（分钟）	周转时间（完成-提交）
1	6：00	6：00	7：00	60	60
2	6：24	7：18	7：48	30	84
3	6：48	7：00	7：06	6	18
4	7：00	7：06	7：18	12	18

作业调度次序为1、3、4、2。

平均周转时间：（60+84+18+18）/4=45。

进程的同步与互斥

互斥:

在同一时刻，只允许某一个进程使用资源，同一个资源不能同时服务于多个进程。进程互斥主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。

例如：

单人独木桥，在同一时刻桥只服务于一人，同一时刻只允许一人通过，其他人只能等待他通过之后才能逐个继续通过。

与互斥相反的是共享：

例如：过街天桥，同一时刻可通过多人，同一时刻可以服务于多个进程

同步：

速度有差异，在一定情况下停下等待。进程同步主要源于进程合作，是进程之间的直接制约关系。

例如：

张三和李四同时从A点到B点，相同地点相同路径，张三骑车，李四走路，明显张三速度要快于李四，等差距较大时，张三停下等等李四两人一起到达。

实例：

讨论下图哪里存在互斥哪里存在同步

互斥情况：

单缓冲区，同一时刻只允许一人（生产者或者消费者其中一个人）进行操作，一次只能存放一个物品，满足在同一时刻，只允许某一个进程使用资源，同一个资源不能同时服务于多个进程。此为互斥。

同步情况：

单缓冲区只能放入一个物品，生产者放入一个物品后不能继续放入第二个，需等消费者将物品拿走之后才能继续放入，满足速度有差异，在一定情况下停下等代，此为同步。

同步情况：

多缓冲区能放入多个物品，生产者放满之后不能继续存放，需等消费者将物品拿走之后才能继续放入，满足速度有差异，在一定情况下停下等代，此为同步。

综上：同步与互斥在同一题目中可能同时存在。

PV操作

临界资源：

诸进程之间需要以互斥方式对其进行访问的共享资源，如打印机，或上述问题中的独木桥；

临界区：

临界区是代码段，是每个进程中访问临界资源的那段代码

信号量：

存在于PV进程内部的一种变量，例如下面的变量S。

信号量取值范围：

信号量≥0：表示某资源的可用数量

信号量＜0：表示阻塞队列中等待该资源的进程数量

-（进程个数-资源个数）~ 资源个数

P操作和V操作流程

PV操作例题：

题目中如果引入PV操作在运作的过程中极易出错：(单缓冲区只能存放一个产品)比如：

若生产者进程先运行，生产者持续生产产品并送到单缓存区，而消费者还未消费此时生产过多造成单缓冲区溢出；

若消费者进程先运行，消费者从缓冲区取产品进行消费，此时生产者尚未生产，进程会出错

PV操作的作用：

是解决某些并发进程中间某些约束（例如：先后等)。

例题：

在此类题目考察PV操作的应用，那么切入点一般是PV操作的作用（某些并发操作之间的约束关系）答案：AC

因此从并发操作之间的约束关系入手可看出：

付款操作购书者进程无法独立完成，收费动作也不能由收银员独立完成，所以二者之间存在配合或交互等约束关系；

收银员进程只能是等待购书者唤醒之后才能进行收银操作，在未唤醒时只能处在阻塞状态，所以b1出应该是P操作阻塞后续收费流程；

付款操作购书者不能独立完成，因此到此步骤之后需要购书者唤醒收银员，唤醒需要用到V操作，所以a1处应该是V操作；

唤醒收银员之后，购书者需要等待收银员完成收银进程再进行下步操作；

因此a1处唤醒收银员之后需要立即阻塞购书者进程a1操作之后的操作，所以a2此处应该用P操作完成阻塞动作；

收银员流程完成收费操作之后需要唤醒被阻塞的购书者进程，使购书者进程继续运行付款之后的操作，所以b2处应该用V操作来唤醒购书者进程；

关系（同组PV操作相同信号量）

购书者流程中a1处V操作唤醒的是收银员流程中b1处被P操作阻塞的操作，所以a1，b1为是一组PV操作，运用相同信号量；

收银员流程中b2处V操作唤醒的是购书者流程中a2处P操作被阻塞的操作，所以a2，b2为是一组PV操作，运用相同信号量；

前驱图

将不分前后的进程同步进行，形成前驱图

PV操作与前驱图

用PV 操作对前驱图中的操作进行先后限制

PV操作对前驱图中进程的影响：

P操作的阻滞功能一般作为“锁”来限制某项进程，使其在解锁之后才能运行；

V操作的唤醒功能一般作为“钥匙”来解锁某项进程；

例如右侧图中，先运行D是无法运行的，需要先运行ABC进程之后用其进程末尾的V(A),V(B),V(C)唤醒对D进程中的P(A),P(B),P(C)，对其进行解锁之后才能运行D进程，进而解锁E进程

在前驱图与PV操作结合的题目中，一般主要考察PV操作对前驱图中各项进程的锁定与解锁；

例子：

此题考察前驱图中PV操作的锁定与解锁，答案：CAA

首先应对进程P4,P5用P操作进行锁定，使其只能在进程P3执行完毕之后运行V操作解锁之后才能运行；

在进程P3后设立V进程，使P3运行完毕之后可以用V进程解锁P4,P5；

再对进程P3用P操作进行锁定；使其只能在P1,P2进程均执行完毕之后才能运行；

在P1,P2进程之后设立V操作，用来解锁P3进程的锁定；

所以题目中

进程P1后a处应是V(P1);用来解锁进程P3执行前c处的P(P1);

进程P2后b处应是V(P2);用来解锁进程P3执行前c处的P(P2);

进程P3执行后的d处应是V(P4),V(P5)用来解锁进程P4，P5执行之前e，f处的P(P4),P(5)；

另：此类题目中如有多个信号量，如此题中的S1,S2,S3,S4;其分布顺序一般为左-->右；上-->下；

所以：

a-->V(S1); b-->V(S2); c-->P(S1),P(S2); d-->V(S3),V(S4); e-->P(S3); f-->P(S4);

三、死锁

如果系统资源有限而多个进程分配不当则会产生死锁问题。

例题:

例如上述题目中，若只有5个系统资源；

若将5个系统资源先分配给进程A，等A执行完毕空出5个系统资源之后再分配给进程B，B执行完后再分配给C，如此逐个执行则不会发生死锁问题；

若将5个系统资源分配给进程A2个，再分配给进程B2个，剩余1个系统资源分配给C，此时3个进程都缺少系统资源无法运行，且3个进程都因为未运行完毕而无法让出系统资源，此时进程在等待分配系统资源，而5个系统资源都已经分配，没有多余的系统资源可以分配，此时的进程持续等待，这便是死锁。

题目中问，至少需要多少个系统资源才不可能发生死锁。

此时，若有13个系统资源，A4个，B4个，C4个，剩余的一个随便给哪个进程都能使进程运行，或者A5个，B5个，C3个，等AB运行完之后空余出系统资源C一样可以运行，所以最少需要13个系统资源。

公式：

求至少有多少个系统资源才不会发生死锁问题的公式为：

进程个数*（单个进程运行所需的系统资源个数-1）+1；

死锁的形成条件：

互斥：

系统资源是互斥的，同一系统资源在同一时间内只允许一个进程使用。

保持和等待：

各个进程会保持自己现在所持有的资源，并且等待更多的资源给自己。

不剥夺：

系统不会把已经分配给其他进程的资源剥夺回来重新分配。

环路等待：

死锁的预防和避免

死锁的预防：

打破上述死锁形成四大条件

死锁的避免：

1.有序的资源分配：

将资源逐个分配给各个进程，运行完毕之后收回再分配，往往资源利用率很低

2.银行家算法：

以银行放贷的思路来做资源分配，放资源之前首先思考是否可以收回来，收不回来便不放。

银行家算法：

分配资源的原则：

一个进程对资源的需求量不大于系统中总资源数时可接纳该进程；

进程可以分期请求资源，但总数仍不能超过最大需求量；

当系统现有资源不足以满足进程尚需资源数时，可对进程的请求推迟分配，但总能使进程在有限时间内得到资源；

例题：

系统状态安全即没有死锁状态发生

答案：B

首先需求得资源 R1、R2、R3 剩余的资源数

R1=9-(1+2+2+1+1)=2

R2=8-(2+1+1+2+1)=1

R3=5-(1+1+3)=0

其次求得各进程执行完毕尚需的资源数

资源	最大需求量			已分配资源数			还需资源数
进程	R1	R2	R3	R1	R2	R3	R1	R2	R3
P1	6	5	2	1	2	1	5	3	1
P2	2	2	1	2	1	1	0	1	0
P3	8	1	1	2	1	0	6	0	1
P4	1	2	1	1	2	0	0	0	1
P5	3	4	4	1	1	3	2	3	1

若进程P1首先运行：则资源R1、R2、R3剩余量不满足该进程尚需资源量，会发生死锁；

若进程P2首先运行：则3类资源剩余量均满足该进程尚需资源量，可以运行；

若进程P3首先运行：则资源R1、R3剩余量不满足该进程尚需资源量，会发生死锁；

若进程P4首先运行：则资源R3无剩余不满足该进程尚需资源量，会发生死锁；

若进程P5首先运行：则资源R2、R3剩余量不满足该进程尚需资源量，会发生死锁；

因此只能进程P2首先运行，R2运行完毕后归还资源，此时资源分配表为：

资源	最大需求量	已分配资源数	还需资源数	当前剩余资源数（原剩余-P2所需+P2归还）
进程	R1 R2 R3	R1 R2 R3	R1 R2 R3	R1 R2 R3
P1	6 5 2	1 2 1	5 3 1	4 2 1
P2	2 2 1	0 0 0	0 0 0
P3	8 1 1	2 1 0	6 0 1
P4	1 2 1	1 2 0	0 0 1
P5	3 4 4	1 1 3	2 3 1

由上表可知，此时运行进程P4、P5均不会发生死锁，但一优先般运行下标小的进程，所以运行P4进程；

资源	最大需求量	已分配资源数	还需资源数	当前剩余资源数（原剩余-P4所需+P4归还）
进程	R1 R2 R3	R1 R2 R3	R1 R2 R3	R1 R2 R3
P1	6 5 2	1 2 1	5 3 1	5 4 1
P2	2 2 1	0 0 0	0 0 0
P3	8 1 1	2 1 0	6 0 1
P4	1 2 1	0 0 0	0 0 0
P5	3 4 4	1 1 3	2 3 1

由上表可知，此时运行进程P5不会发生死锁，所以运行P5进程；

资源	最大需求量	已分配资源数	还需资源数	当前剩余资源数（原剩余-P5所需+P5归还）
进程	R1 R2 R3	R1 R2 R3	R1 R2 R3	6 5 4
P1	6 5 2	1 2 1	5 3 1
P2	2 2 1	0 0 0	0 0 0
P3	8 1 1	2 1 0	6 0 1
P4	1 2 1	0 0 0	0 0 0
P5	3 4 4	0 0 0	0 0 0

此时再运行P1然后运行P3。

此类题目运算步较为零散，极易出错，若有空余时间当走走其他选项是否能走通

四、存储组织

分区存储组织

存储区域除了给系统用，还有一部分是给用户程序使用的，给用户程序使用的空间原本是一大块连续的空间，当用户有程序需要空间运行时，系统会把需要的内存大小提交到分配组织里面去，然后给他分配所需要大小的内存。

例如：

某计算机内存大小为128K，采用可变分区分配方式进行分配内存，当前系统内存分块情况如下图所示，现有作业4申请内存9K，按照几种不同的存储分配算法分配。

分配前：

首次适应算法分配：

最佳适应算法分配：

最差适应算法分配：

循环首次适应算法分配：

页式存储组织

上述分区存储组织，是将整个程序直接调入内存，适用于占用小块内存的运行程序；

页式存储组织是将所需内存大的程序拆分成等分大小的小程序，称作页，将内存也分成对应大小的块，将程序页调入内存块中运行，另需要一个页表来记录用户程序页和内存块一一对应的映射关系，此存储组织适用于需要较大内存的程序，使用此方法甚至能运行大于内存总量的程序。

注：页号和块号可以相等也可以不相等，没有严格要求，但是绝大多数时候是不相等的。

页式存储组织优缺点：

优点：

利用率高，碎片小，分配及管理简单。

缺点：

使用页表对应用户程序页与内存块之间的映射关系，运行时需要从页表中查找，增加了系统开销，可能产生抖动的现象。

逻辑地址与物理地址：

一般考察逻辑地址和物理地址互化。

高级语言程序使用逻辑地址；运行状态、内存中使用物理地址；

逻辑地址和物理地址都是由页号和页内地址组成的

逻辑地址与物理地址的页内地址是相同的，但是物理地址的块号，是逻辑地址的页号所对应的块号，可能相等也可能不等。

例题：

题目中给予逻辑地址5A29H（地址中的H一般忽略不计，相当于单位不纳入计算），需计算其物理地址；

首先将逻辑地址的页号和页内地址分离，逻辑地址的页内地址=物理地址的页内地址；

分离过程：

题目中页面大小是4K，4K化为二进制是 $2^{12}$ ，即需12位二进制数表示，题目中的地址5A29H是十六进制，12位二进制化为十六进制是3位，高出3位的就是页号，所以页面地址是A29，同时可得页号是5，页号5所对应的页帧号（块号）是6，即物理地址是6A29H（选项D）。

进程P想要访问的页面4不存在，

则需要将进程的页面4调入内存当中，而此时应当从现在占有内存的几个页面中挑一个未访问的丢出去。也就是只能从页号0125中挑一个未访问的扔出去，页面0125中未访问的只有页面1，所以应该淘汰页号为1（选项B）的页面。

段式存储组织

页式存储是将程序划分为固定大小的页，所有页的长度都相等；

而段式存储是将程序按逻辑结构划分为未必相等的段

比如：将一个程序划分为段式：将main函数划分为一个段，每个子函数划分为一个段。

段式存储优点：

多道程序内存共享，各段程序修改互不影响；

段式内存缺点：

内存利用率低，内存碎片浪费大；

段表：

段式存储同样需要段表来记录段与内存的映射关系：

段表的内容包含：

段号：

所划分的段的序号；

段长：

划分的这一段的地址是多大

基址：

基地址即此段的开始地址是多少

地址结构：

段页式存储组织：

段式存储和页式存储的结合，先分段，段内分页；

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：

管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加（先查段号，再查页号等等操作），需要的硬件及占用的内容也有所增加，执行速度下降。

快表：

快表是一块小容量的相联存储器（按内容存取），由高速缓存器组成（在Cache里面），速度快效率高，一般用来存放当前访问最频繁的少数活动的页面的页号。

相对应来讲，如果将段表页表等放入内存当中则称之为慢表

五、页面置换算法（页面淘汰算法）

页面置换算法又称页面淘汰算法，主要应用于在存储体系当中，进程所需内存大于所分配的内存

例如：1个进程分成了100页，但是系统分配给他的内存块只有5个。

此时进程在运行中如果内存块被占满，而所需要的进程页又不在内存块体系中，则需要先丢出一个不用的页，再调入所需的页，此称之为页面淘汰（页面置换）。一般有以下4种淘汰方式：

最优算法（OPT）：

往往存在于理论层面，在整个进程发生之后，根据序列分析计算来对比多种方法来得到的，不同进程不同算法，不固定无特点，不适于直接使用，适用于后期优化改进（基本不考）。

随机算法（RAND）：

即字面意思，随机淘汰一个，性能是不稳定的，（没啥好考的也不怎么考）。

先进先出（FIFO）：

先进入内存块体系的先淘汰可能产生抖动。

上方2表比较可知，第2个表中，系统给该进程多配备了一块资源反而造成缺页增多，此现象称之为抖动。

最近最少使用（LRU）：

最近使用频率由高到低排列，淘汰最近使用频率最低的，不会发生抖动。

先进先出算法与最近最少使用算法比较：

例题：

系统中没有使用快表的意思是，将页表全部放入了内存中。

程序运行的过程：

首先获得系统给分配的内存资源块，当程序开始运行时，此时内存块中是空的，系统需要将运行所需的程序页不断调入内存块，直到内存块被占满。

此时程序运行如果需要调用程序页存在于内存块时，需要先到页表中查阅所需程序页对应的内存块位置，然后再去内存中调用程序块，如果查阅完毕未找到所需的程序块，则需要用到页面淘汰中的算法，淘汰当前不用的程序页面，然后调入所需的程序页继续运行。

程序每一次因为内存中缺少程序页停止称为缺页中断，缺页中断需要从外部将程序页调入内存，如果一个程序页占用了两块内存，则系统调用完一个内存块之后会停止，产生一次缺页中断，然后再继续调用下一个内存块中的该程序页内容，因此会产生两次缺页中断，依次类推直到程序运行结束。

系统中程序划分为6个页面，由题可知此时程序块已经全部放入内存中，每次访问一个内存块需要先访问页表确定块的位置，然后再访问内存块，每一页都是如此，共分为6页，所以需要访问12次内存。

注：约定俗成，程序的指令不论分成几个块，都是一次性调入，产生一次缺页中断。

如果需要运行swap指令，运行时发现该指令不在内存中，首先需要将指令本身调入内存中，此为一次缺页中断，而程序的指令不管分成几块都是一次性调入内存的，所以只产生这一次缺页中断；

当需要操作数A时，运行发现A不在内存中需要将其调入，此为一次缺页中断，然后读取完当前内存块发现并没有完整地读完A的全部内容，仍然无法运行程序，需要再次将A的另一部分调入，此为第二次缺页中断。

需要操作数B时也是产生两次操作中断。

所以一共会产生5次操作中断。

六、索引文件结构

索引文件结构本身的容量非常有限，但是他引入了一种扩展机制，即一级间接索引、二级间接索引等扩展方式来进行容量拓展。索引文件结构中，使用间接索引扩展内存容量的同时，其查询速度也会相应减慢。

默认索引文件结构

默认标准索引节点一般是0-12号共13个节点，0-9为直接索引，10为一级间接索引，11为二级间接索引，12为三级间接索引。如果不使用默认结构则应该说明节点数量及各级索引构成。

例题：

注：物理块是只内存中实际存在的内存块，物理块号就是实际内存的序号；逻辑块号是人给内存块取的名字。

答案：CD

逻辑块号从0开始编号，5号逻辑块对应的物理块号是58；

已知地址大小是4字节，数据块和索引块的大小是1K，1K=1024B，那么一个数据块可以存放1K/4B=256个地址；

90号物理块和91号物理块采用一级间接索引地址，其中存放的地址对应的物理块是新的索引节点；

90号物理块有256个地址分别对应256个逻辑块；同样91号物理块有256个地址分别对应256个逻辑块；

已知直接地址索引对应了5个逻辑块分别是0-4号；90号是一级间接地址索引，对应256个逻辑块，应该是5-260号；

所以261号逻辑块应该在91号一级间接索引地址对应的256个逻辑块中的第一个即261号物理块；

101号物理块是二级间接索引地址，所以101号物理块中存放的应该是二级地址索引表；

树形目录结构

例如：当前为D1要求F2的路径

全文件名：从盘符开始到所查文件名：/D1/W2/F2

绝对路径：是从最顶端盘符开始，不包括查找文件本身：/D1/W2/

相对路径：从当前路径下一级开始到查找文件本身：W2/

如上面提到的索引文件结构等类似情况，一次访问可能要经过多次间接查询才能找到最终文件。如果树形目录结构很大的情况下不仅耗时对I/O系统也有压力，为此引出“当前目录”即相对路径，从当前目录开始直接去向待查文件。

七、空闲存储空间的管理

在存储空间内，部分空间被占用，仍有部分空间没被占用，这些没被占用的空间需要集中管理起来，以方便系统申请空间时可以合理分配，此为空闲存储空间的管理。

管理方法：

空间存储空间的管理有以下四种方法：

空闲区表法

又称空闲文件目录，是指用一张表把空闲的存储空间记录下来

空闲链表法

将空闲区链起来，形成一个链，等系统申请空间时可以按需分配

成组链接法

将空闲的存储空间即分组又分链

位示图法

（四种方法中考察频率高）

画图表，用1表示该内存区域已被占用，0表达的区域还是空闲的

例题：

答案：DB

由题知，字长是32位，每一位对应一个物理块；

注：约定俗成，字从1开始计数,首个字便是第1个字，物理块(位置)是从0开始计数，首位或者首个物理块是第0号，32位是0-31号物理块

第4195号物理块实际上是第4196个物理块，4196/32=131.125表示已经超出了第131个字，因此此时的位置应该是第132个字。

每个字32位，131个字总共131*32=4192位，位是从0开始计数，所以第131个字的最后一位的序号是4191，第132个字的位数分别是：

第132个字的位置	0	1	2	3	4	5	6	......	31
第132个字的位置所对应的物理块号	4192	4193	4194	4195	4196	4197	4198	......

因此4195号物理块对应的是第132个字的位置3，而将4195号物理块分配给某文件说明4195号物理块需要被占用，位示图法中，用1表示已被占用，用0表示尚未占用，所以4195号物理块即第132个字的位置3应该是改为1。

八、I/O

I/O管理软件

I/O隐藏了I/O操作实现的细节，方便用户使用I/O设备

I/O数据传输控制方式

数据传输控制方式是指内存和外设的数据传输控制问题。I/O设备与CPU之间的数据传送控制方式有4种：

十三、I/O控制方式

I/O设备与CPU之间的数据传送控制方式有4种：

控制方式	特点	缺点
程序直接控制（程序查询）	适用于简单、外设很少的计算机系统，是CPU介入最多的方式，外设不对传说过程产生反馈，需要CPU去查询是否传输完毕	耗费大量CPU时间，无法检测设硬件设施发生的错误，设备之间只能串行工作
中断控制	适用于简单、外设很少的计算机系统，外设传输完毕之后自动中断	CPU仍需要花费较多时间处理中断，处理中断期间其他并行设备也会受到影响，过多中断容易导致数据丢失
DMA	外设与内存直接传输数据，传输期间由DMA控制，传输结束时才会向CPU发出中断请求，CPU接收后继续后续工作一个DMA传送需要执行一个DMA周期，相当于一个总线的读写周期，但DMA方式下每传送一个数据仅占用一个存储周期	要求CPU启动驱动设备、给出存放数据的地址、操作方式、传送字节长度等
通道	外设与内存直接交换数据，一段数据传输结束时才会向CPU发出中断请求	CPU发出I/O启动命令之后，通道自行完成启动驱动设备、读取存放数据的地址、操作方式、传送字节长度等工作

计算机运行过程中遇见突发事件要求停止正在运行的程序，去应对突发事件。服务完毕再自动返回原程序继续执行，这个过程称之为中断。CPU离开时会保存现场，以便于返回去继续执行原程序。中断服务程序的入口地址称为中断向量。中断程序的现场信息是保存在栈。

通道分为字节多通路传输和选择通路传输，区别如下：

九、虚设备与SPOOLING技术

例如：

ABC3台电脑公用一台打印机，当A正在打印时如果B提交打印申请会被驳回，或无法提交上，过会再提交时可能A还没打印完，再等会提交时可能C正在打印了，B还是无法打印，所以不能充分高效的进行顺序打印，因此引入SPOOLING技术。

SPOOLING技术是指，在打印机正在打印时如果提交过来打印任务，则会将任务会自动存入输入井，等正在进行任务完成后，输入井中的任务会按序进行打印。

虚拟内存实际上是一个基于局部性原理的地址空间，采用调用、置换将内存和外存统一管理，虚拟容量取决于计算机的地址结构和外存容量。

十、微内核操作系统

微内核操作系统对应的是单体内核操作系统；

单体内核操作系统是将需要处理的东西整个全部放入内核中，如此庞大的内容处在内核中，一旦任何一部分出现问题整个系统都会崩溃，需要重新启动；

而微内核操作系统是只将最重要的一小部分放入内核之中，其他大部分放在内核之外，此时，只有当内核中这一小部分出现问题是系统才会崩溃，只需要重启这一小部分即可，其他部分出现问题系统都不会崩溃；

	实质	优点	缺点
单体内核	将图形、设备驱动、文件系统等功能全部放在内核中实现，运行在内核状态和同一地址空间	减少进程间通信和状态切换的系统开销，获得较高额运行效率	内核庞大、占用资源较多且不易剪裁，系统的稳定性和安全性不高
微内核	只实现基本功能，将图形系统、文件系统、设备驱动系统及通信功能放在内核之外	内核精炼，便于剪裁和转移，系统服务程序运行在用户地址空间，系统的可靠性、稳定性和安全性较高，可用于分布式系统	用户状态和内核状态需要频繁切换，从而导致系统效率不如单体内核