第 3 章 内存管理
3.1 内存管理的概念
3.1.1 什么是内存
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105662331
（1）什么是内存？有何作用？
（2）常用数量单位&内存地址
（3）逻辑地址（相对地址）vs物理地址（绝对地址）
（4）从写程序到程序运行：编译、链接、装入
编译：将高级语言翻译成机器语言
链接：将编译后形成的一组目标模块与所需库函数链接在一起，形成一个完整的装入模块
装入：将装入模块装入内存运行
（5）装入的三种方式
绝对装入、静态重定位、 动态重定位
①绝对装入
②静态重定位
③ 动态重定位
允许程序在内存中移动
需要重定位寄存器的支持
（6）链接的三种方式
静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接
① 静态链接
在程序运行之前，将各目标模块和所需的库函数就打包成一个完整的可执行文件
②装入时动态链接
将各目标模块装入内存时，边装入边链接的方式
③运行时动态链接
在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行链接。
3.1.2 内存管理的四个内容
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105667165
主要负责四种管理：
- 内存空间的分配与回收
- 内存空间的扩充
- 地址转换
- 存储保护
（1）内存空间的分配与回收
（2）内存空间的扩展（实现虚拟性）
（3）地址转换
逻辑地址与物理地址的转换，也称为地址重定位
有三种地址重定位方式，即三种装入方式
（4）内存保护
保证各进程在各自内存空间内运行，互不干扰
两种内存保护方式：
- 在CPU中设置一对上、下限寄存器
- 采用重定位寄存器和界地址寄存器进行越界检查
3.1.3 覆盖技术与交换技术的思想
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105713460
感觉不太重要
3.1.4 内存的分配与回收
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105714392
内存的分配与回收是内存管理的内容之一
分配分 ：连续分配和非连续分配
连续分配：指为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间
连续分配又包含三种：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配
（1）单一连续分配
（2）固定分区分配
（3）动态分区分配（可变分区分配）
（1）系统要用怎样的数据结构记录内存的使用情况呢？
空闲分区表和空闲分区链
（2）当多个空闲分区都能满足要求时，应该选择哪个分区进行分配？
（4）外部碎片和内部碎片
3.1.5 动态分区分配的四种算法
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105718027
首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法、临近适应算法
（1）首次适应算法
（2）最佳适应算法
（3）最坏（大）适应算法
（4）临近适应算法
（5）四种算法归纳比较
3.1.6 分页存储
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105907291
前面说内存分配分连续分配和非连续分配；连续分配又有三种方法：单一连续分配、固定分区分配和动态分区分配。其中动态分区分配又有四种算法。
这里讲非连续分配；非连续分配又分三种，这里讲第一种分页存储
（1）为什么学习分页存储？
（2）基本分页存储管理的思想
（3）分页存储的重要概念
（4）如何实现地址的转换
地址转换即逻辑地址到物理地址
（5）如何计算页号和页偏移量
（6）如何知道页面在内存中的起始地址？
3.1.7 分页存储管理：1.基本地址变换结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105909842
（1）页表寄存器
（2）地址变换过程
一道例题加深印象：
3.1.8 分页存储管理：2.快表的地址变换结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105929440
基本地址变换的改进版
（1）局部性原理
（2）快表（TLB）
引入快表后，地址变换的过程的文字描述：
（3）基本地址变换与块表地址变换的比较
3.2 虚拟内存管理
内存管理的第二个内容，内存空间的扩展，即虚拟内存
3.2.1 虚拟内存的基本概念
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105977595
（1）传统存储管理的特征、缺点
（2）局部性原理
（3）虚拟内存的定义和特征
虚拟内存的三大主要特征：
- 多次性：无需在作业运行时一次性全部装入内存，而是允许被分成多次调入内存。
- 对换性：在作业运行时无需一直常驻内存，而是允许在作业运行过程中，将作业换入、换出。
- 虚拟性：从逻辑上扩充了内存的容量，使用户看到的内存容量远大于实际的容量。
（4）如何实现虚拟内存技术
需要建立在离散分配的内存管理方式基础上
第 4 章 文件管理
4.1 文件系统
4.1.1 文件管理的概念和功能
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106276876
作为系统资源的管理者是操作系统的三大功能之一；
文件管理又是作为系统资源的管理者提供四大功能之一。
操作系统应该向上提供哪些功能
从上往下看，文件应该如何存放在外存？
4.1.2 文件逻辑结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106277412
1.无结构文件
又称流式文件
2.有结构文件
又称记录式文件
根据每条记录的长度是否相等，又分定长记录和可变长记录两种
（1）顺序文件
（2）索引文件
（3）索引顺序文件
（4）多级索引顺序文件
将10^6个记录的文件分成100* 100* 10000
4.1.3 文件目录结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106298565
文件控制块
可对目录的操作
（1）单级目录
（2）两级目录结构
（3）多级目录结构（树形目录结构）
绝对路径和相对路径
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2wntd4vg-1637133554643)(C:\Users\14051\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211117113610770.png)]
树形目录结构可以很方便地对文件进行分类，但是不便于实现文件的共享，于是提出了无环图目录结构。
（4）无环图目录结构
索引节点(FCB的改进)瘦身
4.1.4 文件物理结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106303759
文件块、磁盘块
（1）连续分配
连续分配缺点：
（2）链接分配：隐式和显式
链接分配采取离散分配的方式，可以为文件分配离散的磁盘块，分为隐式链接和显式链接两种。
隐式链接
磁盘利用率高，不会有碎片问题。
显式链接
链接分配总结
（3）索引分配
下面的不总结了；文件管理好像面试不问
第5章 I/O管理
5.1 I/O管理概述
5.1.1 I/O设备简介
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106136127
（1）什么是I/O设备？
将数据输入到计算机的设备，或者可以接收计算机输出的外部设备。属于计算机中的硬件部分。
（2）I/O设备分类
按使用特性分
- 人机交互类外部设备：鼠标、键盘
- 存储设备：移动硬盘，光盘
- 网络通信设备：调制解调器
按传输速率分
- 低速设备：鼠标，键盘
- 中速设备：激光打印机
- 高速设备：磁盘
按信息交换单位分
- 块设备：传输速率较高，可寻址，即对它可随机读写任一块。如磁盘传输数据的基本单位：磁盘块
- 字符设备：传输速率较慢，不可寻址，在输入输出时常采用中断驱动方式。如鼠标键盘输入字符
（3）I/O设备组成
I/O设备由**机械部件和电子部件（I/O控制器、设备控制器）**组成。
下面细讲I/O控制器。
5.1.2 I/O控制器
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106136990
（1）四大功能
- 接收和识别CPU发出的命令
- 向CPU报告设备的状态
- 数据交换
- 地址识别
（2）三大组成
- CPU与控制器之间的接口：实现控制器与CPU之间的通信
- I/O逻辑：负责识别CPU发出的命令，并向设备发出命令
- 控制器与设备之间的接口：实现控制器与设备之间的通信
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZJOIV57y-1637133554645)(C:\Users\14051\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211117144409457.png)]
（3）两种寄存器编址方式
- 物理映像
- 独立编址
5.1.3 OS控制I/O设备的四种方式
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106144829
- 程序直接控制方式
- 中断驱动方式
- DMA方式
- 通道控制方式
每种方式需要注意的问题：
1.完成一次读写操作的流程
2.CPU干预的频率
3.数据传送的单位
4.数据的流向
5.主要缺点和主要优点
5.1.4 I/O软件的层次结构
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106147270
（1）I/O软件层次总览
5.2 I/O核心子系统
什么是I/O核心子系统？
I/O核心子系统 = 设备独立性软件 + 设备驱动程序 + 中断处理程序
5.2.4 缓冲区管理
参考链接：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/106274269
[外链图片转存中…(img-1zYOKj9p-1637133554646)]
- 程序直接控制方式
- 中断驱动方式
- DMA方式
- 通道控制方式
每种方式需要注意的问题：
1.完成一次读写操作的流程
2.CPU干预的频率
3.数据传送的单位
4.数据的流向
5.主要缺点和主要优点
